流域水污染与湖泊富营养化是我国目前水环境领域面临的最大挑战之一，开展综合的流域管理与生态系统管理已成为目前国际上的研究前沿。北京大学的流域科学方向(WSL)以满足国家水环境治理对流域科学的战略需求为出发点，通过构建综合“监测→模拟→控制→管理”为一体的流域科学研究体系，建立一流的创新研究团队和国际合作平台。

流域科学方向由北京大学“百人计划”项目支持，环境科学与工程学院郭怀成教授和刘永研究员作为学科带头人；研究重点侧重于流域过程、（水质、水生态）响应模拟以及决策辅助三个方面及其耦合，近期重点关注“湖泊-流域过程与调控”。

北京大学流域科学方向的基本构想：理解与模拟流域及其关联水体的基础物理、水文与生态过程；监测与模拟流域变化的水生态响应；建立流域尺度社会经济与环境系统动力学模型与优化模型；开发综合的流域模型体系，服务于更好的环境决策；开展跨学科的综合实证研究。

2012年,云南省环境科学研究院与北京大学环境科学与工程学院，联合获批筹建云南省高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室，并于2015年获得批准。