中心主要针对500年尺度流域洪涝、干旱事件系列重构技术，未来流域气候水文极端事件情势分析，黄河源区及水源涵养区水资源时空演变及变化趋势预估，黄土高原（或鄂尔多斯盆地）气候变化及其生态环境效益分析，黄河流域地下水循环演变模型构建与应用等关键问题开展相关研究。

中心重点开展变化环境下黄河流域水土资源承载力评价及优化对策（空间规划）、黄河流域水平衡及水网工程适应性分析（水网工程规划）、南水北调西线调水规模及供水范围分析、南水北调西线水价形成机制及实施、黄河河口三角洲生态需水阈值及其保障机制等研究工作。

中心预期建成水文长序列重构模型；未来变化情景不确定性分析方法，就流域灾害风险管理提出咨询报告并提交流域管理机构或政府有关部门；黄河源区及水源涵养区水资源演变及未来变化趋势，形成咨询报告并上报流域管理机构或政府有关部门；黄土高原植被与水文过程互馈关系，就流域水土保持及水源涵养保护形成咨询报告上报流域机构或政府有关部门；黄河流域地下水循环演变模型，并就流域地下水开发保护提出咨询报告并上报流域管理机构或政府相关部门。