主要从事堤坝渗流分析与渗流控制、安全评价、除险加固、防洪抢险以及防洪决策支持信息平台建设等方面的研究工作。
参加工作以来，负责和参加的项目约70项，总合同额6000多万元，其中国家攻关、自然科学基金和部级项目10余项。获省部级科技进步一等奖2项、二等奖2项。获得国家实用新型专利3项。公开发表论文近60篇。作为主要编写人，参加了《堤防除险加固实用技术》（中国水利水电出版社，1988）和《堤防抢险实用技术》（中国水利水电出版社，1999）水利科技减灾系列丛书的编写工作，参与了《水利工程土工合成材料技术和应用》（科学普及出版社，2000）的编写。取得的主要创新成果包括：
堤坝渗流分析与渗流控制方面：
⑴在国内率先研发了三维非达西渗流有限元数学模型和程序，解决了大孔隙介质中的非达西渗流计算问题；
⑵针对沟后水库溃坝问题，通过现场勘查、渗流分析和溃坝模型试验，最先提出坝体顶部面板与坝体脱开的观点，弄清了渗透破坏导致溃坝的机理。获水利部97年度科学技术进步二等奖，发表在《应用基础与工程学报》上的论文“沟后水库砂砾石面板坝溃坝原因和机理”获北京市科学技术协会2000年度青年优秀科技论文二等奖；
⑶通过渗流数值模拟，研究了碾压混凝土坝的合理渗控形式和效果，发表在《水利学报》上的论文“碾压混凝土坝渗流有限元分析”获中国水力发电工程学会1995年度优秀论文三等奖；
⑷作为国家自然科学基金重点项目和“九五”国家科技攻关项目“200m级高混凝土面板堆石坝的应用基础研究”的一项内容，针对水布垭234m高的混凝土面板堆石坝，通过高压渗流圆筒和仿真物模试验、理论和数值分析，对基于自愈机理的接缝止水的结构型式、材料、长期渗透稳定性、渗控效果及施工工艺等进行了研究，论证了用于超高面板坝的可行性。获水利部2004年度大禹水利科学技术二等奖；
⑸针对堤坝管涌抢险和除险加固设计中存在的突出问题，在水利部科技创新项目和世界银行贷款项目的支持下，采用现场调查、理论分析、数值和物模试验相结合的方法，针对单层、双层和多层堤坝，在管涌机理、管涌数值模拟、管涌抢险的合理范围、盖重的合理宽度、悬挂式防渗墙的设计理念和方法以及管涌控制的原则和标准等方面取得了多项创新成果，丰富了对堤基管涌机理的认识，补充和发展了传统渗流控制理论，为堤防设计规范中渗流控制设计部分的改进提供了技术依据。获水科院2007年度科技应用成果一等奖。
崩岸治理方面：对传统抛石护岸存在的不足进行了分析，提出了设置土工合成材料反滤保护层的建议（董哲人、姜树海、丁留谦等，堤防除险加固实用技术，中国水利水电出版社，1998）。通过长江上的江西棉船洲、安徽东梁山和珠海磨刀门入江水道三个崩岸治理试验工程的设计和施工建设，研究提出了软体排抛石压重护岸的整套技术和工艺，解决了水深流急、水下岸坡地形起伏较大以及有抛石情况下软体排的水下快速铺设和排间搭接难题，试验工程均取得了理想的防护效果。在铺排施工工艺、排体结构和材料、软体排锚固结构等方面获得3项实用新型专利，成果被正在修编的水利部《堤防工程施工规范》SL260-200X所采纳。获水科院2005年度科技应用成果特等奖。
防洪决策支持平台建设方面：负责组织完成了七大流域三维电子江河系统，成功实现了三维地理信息系统、遥感技术、海量数据管理技术、虚拟现实技术、网络通讯技术和高性能计算机技术等现代高新信息技术的综合集成，已在国家防办、七大流域机构防办的防汛工作中得到应用，为防汛会商和决策提供了很好的辅助支持。完成的“宁夏三维电子江河系统”项目获宁夏回族自治区人民政府2007年度科技进步一等奖。
河流生态修方面：参与组织完成的水利部“河流生态修复理论研究与工程示范”水利科技创新和推广项目获2008年度大禹水利科学技术一等奖。建立了河流生态系统结构功能整体性概念模型，在对水利工程的河流生态胁迫效应科学分类的基础上，深入研究了胁迫效应机理，构建了生态友好的水利工程技术体系框架。同时在河流生态修复规划设计技术、生态水力学计算模型技术、生态修复结构材料技术、兼顾生态的水库调度方法、水库生态治污技术等方面实现了技术开发和集成。