El ICTA coordina, orienta, fomenta, promueve y difunde programas y actividades de investigación y de desarrollo, adaptación y transferencia de tecnología y de fortalecimiento de capacidades de recursos humanos calificados, que contribuyan a asegurar el desarrollo de investigación e innovación tecnológica en recursos hídricos al más alto nivel.

Cada Programa de Investigación, comprende líneas de investigación que a su vez consta de proyectos de investigación, estará a cargo de un coordinador, con grado académico de doctor en recursos hídricos o afines, designado por el Comité Técnico a propuesta del Director. El coordinador será responsable de planificar y coordinar el desarrollo de las diferentes actividades técnicas y científicas del programa de investigación respectiva, y trabajará en estrecha coordinación con el director del Instituto y con los coordinadores de los otros programas de investigación.

Los programas de investigación considerados, son las siguientes:

• Hidrología y Gestión de Riesgos
• Hidráulica y Transporte de Sedimentos
• Ingeniería de Riego y Drenaje
• Gestión de Recursos Hídricos y Cuencas Hidrográficas
• Variabilidad y Cambio Climático
• Calidad del agua y Saneamiento Ambiental
• Sistema de Información en Recursos Hídricos

Líneas de Investigación en Hidrología y Gestión de Riesgos

• Desarrollo y aplicación de modelos hidrológicos de precipitación, escorrentía, evaporación y evapotranspiración, infiltración, intercepción, flujo sub-superficial y flujo subterráneo.
• Desarrollo y aplicación de modelos para estimar el flujo base en ríos
• Desarrollo y aplicación de modelos de balances hidrológicos en cuencas hidrográficas
• Desarrollo y aplicación de modelos de transporte de contaminante en ríos, lagunas y acuíferos.
• Modelos hidrológicos e hidrogeológicos de abastecimiento de agua para agricultura, población, minería e industria.
• Modelamiento estadístico y estocástico de series de tiempo hidrológicos
• Estudio de la vulnerabilidad de las estructuras hidráulicas a eventos extremos
• Investigación de eventos extremos en hidrología; máximas avenidas y sequías
• Investigación de los procesos de fusión de nieve y glaciares.
• Modelos matemáticos aplicados a la dinámica de glaciares.
• Aplicación de sensores remotos en hidrológica superficial y subterránea.
• Análisis de frecuencia de avenidas. Modelación no estacionaria 
• Hidrología de humedales. 
• Ecohidrología y modelación dinámica de la vegetación 
• Modelación de los fenómenos ambientales.
• Protección ambiental en obras hidráulicas y ordenamiento hidrológico.
• Planeamiento físico y ordenamiento ambiental sobre el riesgo hídrico.
• Análisis de perjuicios ambientales en los sistemas hídricos.
• Modelos hidrológicos estocásticos 
• Modelación de eventos extremos: predicción y control en tiempo real 
• Análisis de sensibilidad e incertidumbre de modelos matemáticos y estocásticos 
• Modelación hidrológica distribuida. Evaluación de recursos hídricos. Cambio Global 
• Redes neuronales en ingeniería hidráulica y medioambiental 
• Modelación del flujo subterráneo y del transporte de contaminantes en el subsuelo 
• Geoestadística aplicada a la Hidrología subterránea 
• Gestión de la cantidad y la calidad de las aguas subterráneas 
• Hidrogeología de zonas húmedas y áridas e impacto del cambio climático
• Relaciones entre las aguas superficiales y las aguas subterráneas 
• Captura de CO2 y almacenamiento subterráneo de residuos tóxicos y radioactivos 
• Métodos inversos, escalado e hidrogeología estocástica 
• Investigación sobre  el cultivo plantas acuáticas
• Investigación sobre los recursos hidrobiológicos, en ambientes acuáticos naturales o artificiales.
• Uso eficiente del agua: abastecimiento y riego 
• Gestión sostenible del uso del agua
• Silvicultura hidrológica, gestión y restauración hidrológica forestal. Adaptación al cambio climático

Líneas de Investigación en Hidráulica y Transporte Sedimentos

• Desarrollo y aplicación de modelos hidrodinámicos del flujo de agua, en régimen permanente y transitorio, orientado al diseño de obras de infraestructura hidráulica, como: canales, presas, bocatomas, defensas ribereñas, estructuras de medición y control, obras de arte, conductos a presión, etc.
• Desarrollo y aplicación del análisis numérico en la Ingeniería Hidráulica
• Desarrollo y experimentación del flujo de agua, sedimentos y contaminantes en modelos físicos a escala en laboratorio.
• Modelación y análisis de los procesos de transporte de sedimentos y de contaminantes, en tuberías, ríos, lagos, océanos y acuíferos.
• Investigación de las características del flujo y riesgo asociado con inundaciones en zonas naturales, agrícolas e infraestructura urbana.
• Máquinas y elementos hidráulicos. Implicaciones energéticas. 
• Fenómenos transitorios  
• Modelación aplicada a la ingeniería hidráulica y medioambiental 
• Eco-hidráulica. Estimación de caudales ambientales 
• Modelación hidráulica y morfodinámica de sistemas fluviales. 
• Análisis, gestión y evaluación del riesgo de inundación 
• Análisis, diseño y modelación de redes de alcantarillado y drenaje 
• Análisis, diseño y modelación de redes de abastecimiento de agua
• Operación y control óptimo de redes de abastecimiento de agua
• Aplicación de los SIG en de redes de abastecimiento de agua
• Aplicaciones del Análisis Inteligente de Datos en redes de abastecimiento de agua 

Líneas de Investigación en Cuencas Hidrográficas y Gestión de Recursos Hídricos

• Desarrollo y análisis de nuevos esquemas de operación de reservorios, sistemas para el soporte de decisiones y herramientas de programación matemática para la gestión de sistemas de recursos hídricos, control de inundaciones, riego, energía hidroeléctrica, manejo de aguas residuales.
• Simulación y optimización de sistemas hídricos. Desarrollo de nuevas políticas de operación de embalses.
• Análisis de la oferta y demanda hídrica, desarrollo de balances hídricos.
• Simulación estocástica de sistemas hídricos.
• Análisis de futuros escenarios para mejorar la gestión del agua
• Análisis de la gestión de la calidad del agua.
• Erosión y producción de sedimentos en cuencas
• Modelización Hidrológica en Cuencas
• Evaluación, planificación y manejo de Tierras
• Riesgos y amenazas naturales
• Valoración de bienes y servicios ambientales
• Manejo de Información Espacial
• Calidad de suelos y aguas
• Planificación participativa en cuencas
• Manejo sustentable de suelos y aguas
• Análisis del impacto del Cambio Climático en SRH. Metodologías y herramientas 
• Análisis económicos de SRH. Modelos y metodologías 
• Análisis medioambientales y de calidad de aguas de SRH. Modelos y metodologías 
• Análisis de riesgos de sequías. Metodologías y herramientas 
• Análisis de riesgos en seguridad de presas y otras infraestructuras hidráulicas 
• Contabilidad del agua y valoración de servicios ecosistémicos.
• Modelación de los procesos de erosión de cuencas
• Evaluación y gestión ambiental en ecosistemas fluviales y costeros 
• Gestión sostenible y restauración integral del medio natural 
• Procesos biogeoquímicos en ecosistemas fluviales y costeros
• Restauración de ríos y riberas. 
• Modelación de los ecosistemas fluviales y costeros 
• Acuicultura

Líneas de Investigación en Ingeniería de Riego y Drenaje

• Análisis de las necesidades de agua de los cultivos en zonas áridas y húmedas
• Estudio de los mecanismos funcionales de las plantas frente al estrés hídrico
• Medición y modelización de la evapotranspiración y su manejo en torno a cambios del clima.
• Análisis y desarrollo de nuevos métodos de riego en zonas áridas y semiáridas, desarrollo de sistemas de riego de precisión.
• Evaluación y diseño de redes de riego y drenaje, estrategias y diseños para mejorar su uso.
• Desarrollo de técnicas, sistemas y modelos para diseñar y operar el riego y sistemas de drenaje en zonas húmedas, con un mínimo impacto ambiental y uso eficiente de los recursos hídricos.
• Desarrollo de métodos y modelos computacionales para predecir la infiltración, escorrentía y la erosión de los sistemas de riego parcelario.
• Aplicación de los sensores remotos para estudios de usos de agua para la vegetación.
• Investigación sobre sistemas de riego presurizado (aspersión, goteo, microaspersión, exudación, intermitente, etc.)
• Tecnificación de sistemas de riego tradicionales (melgas, surcos, etc.)

Líneas de Investigación en Variabilidad y Cambio Climático

• Desarrollar conocimientos sobre la relación entre la variabilidad climática regional y global y los recursos hídricos en el Perú
• Estudiar y caracterizar los mecanismos físico-atmosféricos que originan los eventos hidrológicos extremos en el Perú.
• Definir y evaluar los impactos de los eventos hidrometeorológicos sobre las poblaciones humanas y sus actividades (salud, navegabilidad, agricultura, etc).
• Evaluar la previsibilidad de los eventos hidrológicos extremos, tanto en el mediano plazo, y a largo plazo, particularmente en el marco del cambio climático global
• Análisis de los flujos de agua y de carbono generados a escala ecosistémica
• Evaluar los impactos del cambio climático sobre los sistemas de recursos hídricos
• Estudio y desarrollo de medidas de mitigación y adaptación a escala local y regional.
• Desarrollo de técnicas estadísticas afines a la línea de investigación: Downscalling, regionalización, geoestadística- espacialización de lluvias.
• Análisis de políticas de operación de embalses y simulación de escenarios bajo condiciones del cambio climático.
• Evaluación de impactos del cambio climático sobre la infraestructura hidráulica y urbana.

Líneas de Investigación en Calidad del Agua y Saneamiento Ambiental

• Modelación de la calidad del agua en ríos, lagos y estuarios.
• Evaluación de calidad del agua de fuentes de abastecimiento.
• Diagnóstico de la calidad del agua para uso recreativo.
• Clasificación de corrientes, estimación de la capacidad de autodepuración de sistemas hídricos.
• Evaluación de análisis emitidos por otros laboratorios (tercerías).
• Pruebas bacterianas, efectividad de desinfección y análisis de virus.
• Análisis de productos terminados: plaguicidas, colorantes, agua embazada, etc.
• Verificación de cumplimiento de normas ISO.
• Diseño de sistemas de abastecimiento de agua y alcantarillado, plantas de tratamiento, y control de las aguas residuales.
•  Remoción de contaminantes en aguas residuales industriales y municipales.
• Operación, mantenimiento y evaluación de redes de abastecimiento de agua y plantas de tratamiento.
•  Procesos para el cumplimiento de la normatividad.
• Tratamientos biológicos y físico-químicos de aguas 
• Control de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) 
• Utilización de membranas para el tratamiento anaerobio de aguas residuales 
• Recuperación de fósforo y nitrógeno en el tratamiento de aguas residuales 
• Eliminación/recuperación  de nutrientes de las aguas residuales con microalgas 
• Codigestión de fangos de PTAR y residuos sólidos 
• Tratamiento de aguas mediante humedales artificiales 
• Caracterización de la contaminación en el medio natural 
• Modelación de contaminantes emergentes 
• Modelación del transporte y transformación de contaminantes en aguas superficiales 
• Producción, transporte y transformación de contaminantes en modelos hidrológicos distribuidos
• Contaminación marina 
• Modelación de interacciones agua – sedimentos

Líneas de Investigación en Sistema de Información en Recursos Hídricos

• Estudio de la oferta y disponibilidad del agua por cuencas hidrográficas
• Estudio de la demanda y necesidades de agua para diferentes usos
• Estudio y evaluación de la calidad del agua para diferentes usos
• Estudio y evaluación de la gestión de los recursos hídricos por cuencas hidrográficas