Vliv vodního režimu půd na formování odtoku vody z půdního profilu a povodí je modelován pomocí 1D a 2D modelů se zavedenou duální pórovitostí a s využitím nově formulované teorie založené na aktivaci proudění ve strukturních nehomogenitách půdního profilu. Je analyzován vliv druhu, stavu a změn vegetačního krytu na vodní režim půd a formování odtoku s důrazem na identifikaci, popis a modelování významných srážko-odtokových epizod. Je prováděno experimentální stanovení materiálových charakteristik v laboratorním a polním měřítku. Ve stávající síti i nově zřizovaných monitorovacích stanovištích vybraných experimentálních povodích v pramenných oblastech České republiky je realizován monitoring složek hydrosféry, základních hydrologických a hydrometeorologických parametrů a vodního režimu půd ve vztahu ke stavu vegetačního pokryvu a změnám antropogenního zatížení. Atmosférická depozice je monitorována z kvantitativního i kvalitativního hlediska při uvažování vlivu usazených (někdy nazývaných také horizontálních nebo okultních) srážek na látkovou i vodní bilanci ve vybraných horských a urbanizovaných oblastech. Na kvalitu, kontinuitu a on-line provoz monitoringu je kladen vysoký důraz vzhledem k jeho klíčové úloze.
V návaznosti na dosavadní výstupy koncepčně-bilančních modelů je prováděno zpřesnění simulací srážko-odtokových procesů pomocí semidistribuovaných, resp. distribuovaných hydrologických modelů jako je SAC-SMA (Sacramento) a HSPF v semidistribuovaném módu, GSSHA a další, které umožňují simulovat povodí v hydrologicky homogenních jednotkách vytvořených pomocí GIS aplikací (ArcView a WMS). Modely jsou vzájemně porovnány z hlediska schopnosti interpretace reálných podmínek, náročnosti a citlivosti na vstupní data, přínosu ke zpřesnění simulací oproti koncepčně-bilančním modelům, využitelnosti pro modelování a předpovídání extrémních hydrologických událostí. Výsledky modelování hydrologických jevů v povodí jsou využívány pro účelné propojení výstupů z modelu srážko-odtokového do modelu hydraulického. Výsledkem postupu je zakomponování výstupů z těchto modelů do GIS jako podkladů pro decisní sféru.
Výzkum se soustřeďuje na identifikaci antropogenních a klimatických vlivů v hydrologickém cyklu povodí a na ovlivnění vodního režimu toků z hlediska meteorologických a geomorfologických charakteristik v lokálních i regionálních měřítcích. Pozornost je věnována stanovení parametrů modelů z obecně známých parametrů půdního profilu (infiltrační schopnost, retenční kapacita, mocnost a zrnitost půdních vrstev) a ze zmapovaných typů porostů, z podílu evapotranspirace na tvorbě průtoku a identifikaci možného vlivu vývoje vegetačního krytu na změny průtoku v delším časovém období. Významné je studium vlivu změn ve způsobu užívání pozemků na zvýšení extremality průtoků a z toho vyplývající konstrukci alternativních scénářů využití území s ohledem na zlepšení odtokových poměrů. Jsou využívány družicové snímky pro sledování dynamického vývoje povodí i pro odvození některých podkladových dat a parametrů modelů.
Náplní etapy je metodika přípravy, sběru a vyhodnocení dat pro využití v dynamických modelech kvality odtoku z povodí a nádržových ekosystémů a s ohledem na kompatibilitu s mezinárodními programy. Výzkum parametrů ovlivňujících koloběh organických látek a živin (P, N) ve vodním sloupci s důrazem na využití v numerických modelech a jejich další vývoj. Definice, optimalizace a verifikace modelu soustavy nádrží v povodí horní a střední Vltavy umožňující simulace průtoků a kvality vody za reálných podmínek, pro scénářové studie nebo v případě mimořádných situací.
