受气候变化及人类活动的影响，环境变化越来越剧烈，使得水文循环的条件发生了变化，水文序列不再满足一致性要求，从而产生了一系列的不确定性问题，即为水文变异问题。对于发生水文变异的主因，不同的学者采用不同的方法对其进行了分析，但不同的方法所得出的结论不同，甚至差异很大。作为国际化的大都市，上海市经济发达，人口众多，城市建设规模庞大，施工成本高。为了能够有效减少人力物力浪费，准确锁定引起上海市水文变异的重点区域，本文引入空间尺度的主因分析方法，对上海市水文序列变异情况进行分析，找出发生变异的重点区域。首先，对上海市进行分区，使不同分区间具有空间嵌套关系，即地理分区、行政分区、水资源分区等空间尺度上的包含与被包含关系；然后，对具有空间嵌套关系的水文序列，采用水文变异诊断系统进行变异诊断，以诊断结果为基础，通过空间变异关系图以及相关系数，综合判断引起上海市水文序列发生变异的重点区域；最后，以变异诊断的结果为依据，从物理成因上进行分析验证，考查水文序列变异空间尺度主因在物理成因上的可靠性。本文通过编程计算得到引起上海市水文变异的重点区域，可为上海市水资源评价、规划与管理等工作提供参考，有利于臧少工作量，节约成本。同时，对其他城市水资源规划与管理等工作也具有典型的示范作用。