受气候变化和人类活动的影响，自然环境一直处在不断变化的过程中，期间水文系统也随之发生了改变，水文序列表现出显著的非线性和复杂性。其中，人类活动的影响尤为突出，虽然这种影响极大地促进了区域社会经济的高速发展，但一些不合理的行为也引发了一系列问题，如水资源短缺、水污染、河流生态服务功能褪减、水资源承载力下降等，业已严重威胁社会经济的可持续发展。同时，随着水文系统平衡关系的打破，水文序列的一致性不复存在、统计规律无法在未来重演、水文系统的熵值显著增高、水文序列的长程记忆性被“中断”，非一致性、非平稳性、多重分形等特征成为变化环境下水文序列的新代名词。而这些变化无疑也给传统工程水文设计方法敲响了警钟，如何准确预测未来的河川径流量，如何开展科学、有效的区域水资源管理，一系列问题被忽然间提上了科学家的日程。可是，要解决这些问题，首先必须了解水文系统到底发生了怎样的变化，即水文变异的特征识别与诊断。　　鉴于此，本文在深化水文变异概念与内涵，归类已有水文变异诊断方法的基础上，从水文统计学、时间序列理论、系统论、物理成因分析等多个角度，构建了水文系统变异综合诊断体系，并以渭河流域为案例区域，展开水文变异综合诊断分析，探究了渭河流域水文系统的变异特征及驱动机制。论文的主要研究内容和结论如下：　　（1）梳理水文变异的方法体系　　以前人的研究成果为基础，凝练了水文变异的概念与内涵，从五个不同层面，即水文时间序列的时态、水文时间序列的不同属性、诊断方法的假设条件、水文时间序列的变异形式和对象的空间维度，对水文变异的类型和诊断方法进行了分类。同时，基于水文时间序列存在的偏态分布、季节趋势、异常值、自相关性以及检验中常出现的掩蔽效应等问题进行分析，总结了可行的前（后）置程序与处理办法。　　（2）水文变异综合诊断体系　　以往水文变异的识别多基于统计学方法，但其真伪仅能通过显著性检验检测，所得结论常缺乏可信度，而遭受质疑。本研究针对这一问题，提出了从多个角度或多个参数联合识别，再通过综合诊断确定真实变异点的思路，并构建了水文变异综合诊断理论与方法。体系包括10个子模块，即均值变异诊断模块、回归变异诊断模块、方差变异诊断模块、周期变异诊断模块、长程自相关性诊断模块、熵值变异诊断模块、生态水文关系变异诊断模块、水沙指标变异诊断模块、降水径流长程互相关关系变异诊断模块、空间变异诊断模块。水文变异综合诊断体系通过同时切入水文系统中的各要素（统计学参数、系统演化参数、水文特征），分模块检验，再对其进行综合，认为不同要素或同一区段大多数要素同时发生变异时，才被视为水文系统发生了变异，即真实水文变异。　　（3）渭河流域水文变异综合诊断　　基于水文变异综合诊断体系，以渭河流域为例，通过初步水文条件分析、均值变异诊断、回归变异诊断、方差变异诊断、周期变异诊断、长程自相关性诊断、熵值变异诊断、生态水文关系变异诊断、水沙指标变异诊断、降水径流长程互相关关系变异诊断以及空间变异诊断，对不同模块的可行性和可靠性进行了验证，并基于综合诊断检验，得到了渭河水文系统变异的真实变异区。研究结果表明从多个角度共同检测水文系统的变异特征，并进行二次综合诊断是非常必要的，仅应用均值跳跃变异可能会遗漏水文系统的真正变异点。　　（4）渭河流域水文变异的驱动因子分析　　通过渭河流域水文变异及其驱动因子的概念性驱动模型，分析了各驱动因子与渭河流域水文系统变异之间的驱动关系。分析结果表明：水库建设驱动的河道取水、降水量变化和社会总耗水量变化是渭河流域水文系统变异的主因。水土保持面积和土地利用类型变化，导致区域蒸发量变大，也在一定程度上驱动渭河流域水文系统变异，是其重要影响因素。归因结果一定程度上验证渭河流域水文系统发生“真实”变异结论的可靠性，为区域水资源管理和规划以及水文预测提供重要的参考信息。