实验室通过形成先进的基础研究平台，瞄准学科前缘和国家重大需求，结合承担的国家“水专项”等重大项目和“211”、“985”工程建设，集中精力解决上述地下水循环和地下水环境演化的关键科学问题方面，汇集相关领域优秀人才组成高水平研究队伍，开展多学科交叉研究，产生创新性的、有国际影响力的研究成果。实验室的研究主要侧重于地下水系统的水循环和地下水与陆面系统之间的耦合关系，以及土壤和地下水中污染物的转化及修复。具体内容如下：

　　（1）多重尺度地下水系统水循环

　　具体包括不同时空尺度地下水流系统的演变；不同时空尺度地下水位、含水层系统同震响应特征、影响因素及机理；盆地尺度地下水的年龄场、化学场和温度场及其对水流系统的指示等。

　　（2）地下水与陆面水文过程的耦合及其生态效应

　　具体包括地下水埋深、植被指数、陆面蒸散与气候因素之间的定量关系；大型海湾的海底地下水排泄评价方法；地下水循环及其对湖泊生态的支撑作用；包气带水流和溶质运移模拟研究取得重要进展等。

　　（3）土壤和地下水中污染物迁移转化机理及监测与修复

　　具体包括污染场地土壤和地下水中的生物地球化学过程；地下水系统中天然有毒-有害组分的形成机理；土壤和地下水污染监测技术；含水层典型污染物的微生物修复技术等。

　　（4）污染场地的净化与修复技术应用

  具体包括南水北调中线总干渠水质安全保障关键技术与工程示范；典型地下水铬污染场地调查与修复；典型化工染料污染地下水场地环境调查及控制修复项目；宁夏明盛染化有限公司旧厂区外渣场地下水污染特征调查与修复等。

   总体而言，本实验室立足于国家科技发展和为经济建设服务，针对地下水环境学科的前沿、重大科学问题和关键技术，开展创新性研究，获得原始性创新成果和自主知识产权，提升本学科领域的整体创新能力和核心竞争力。