据统计,我国目前有大型灌区402处,大型灌区以全国1/9的耕地生产了全国近1/4的粮食,是我国重要的粮棉油基地。地处西北的干旱灌区对当地人类社会的意义更加巨大,泾惠渠灌区位于陕西省关中平原中部,是一个从泾河自流引水的大型灌区。由于灌区位于干旱半干旱内陆区,水资源总量有限,加之水质污染问题严重、农村水利设施年久失修、水资源缺少统一的规划等原因,灌区缺水严重,为了满足农业灌溉的需要,迫使连年超采地下水,不仅引起地下水位下降也导致了地下水水化学组分时间和空间上的变化。因此,本文对泾惠渠灌区水化学成分的时空分布特征及形成机制进行了研究,为灌区地下水资源的合理开发利用、污染防治,提供了重要的科学依据。本文在野外调查、收集和分析当地的水文地质资料基础上,对泾惠渠灌区地下水进行取样分析,并且应用水文地球化学的理论方法以及地理信息系统中的克里金插值方法,研究了水化学成分的区域变化特征。研究表明,泾惠渠灌区地下水中的主要离子为HCO3-、SO42-、Na+、Mg²⁺,从灌区的上游到下游区域,地下水水化学类型由HCO3-SO4-Na-Mg型水向SO4-HCO3-Na-Mg型水过渡。大量离子在灌区中下游,致使该区域的总盐量和矿化度都较高。另外,地下水中微量组分中Cr6+含量较高,阎良区和三原县的东北部的Cr6+含量已经远远超过了灌溉水和饮用水标准。本文基于收集到的1990年灌区地下水水质方面的相关资料,对水化学组分的演化特征进行了探讨,结果表明:从1990年到2007年地下水中总溶解性固体在2～3g/l的区域有明显的扩大趋势,原来的零散分布区域已经扩大为大面积的条带型区域;SO42-、HCO3-、Na+、Ca²⁺、Mg²⁺在整个灌区高浓度区域都有明显的扩大,而且HCO3-、Cl-、Na+、Mg²⁺平均浓度有随时间逐渐增大的趋势。利用离子毫克当量比值分析灌区地下水化学成分形成作用发现,灌区下游的临潼阎良一带,总溶解性固体以及一些组分含量都较高,主要是因为该区域的径流、排泄等水动力条件差,而蒸发溶滤作用强烈致使各化学组分在该区域富集;另外,通过研究发现TDS含量与各常量离子毫克当量百分数具有一定的相关性,值得注意的是TDS含量与HCO3-毫克当量百分数呈现比较明显的负相关关系。