西安市的地下水总补给量约14.47亿立方米/年。境内秦岭山地、骊东南丘陵、黄土台塬与渭河平原构成一个较完整的水文地质单元。地下水文特征由单元内自然地理和地质构造特点决定。
【流向】 地下水的流向,与地面坡度总倾斜大体一致。沣河以西由南向北流。市区因地形东南高西北低,地下水亦由东南流向西北。灞河以东由南向北流。渭河两岸则近东西流向。黄土台塬区潜水流向,总趋势与地形大致一致,但在塬边呈放射状流动,潜水面以台塬中部为中心,形成穹丘状,浸润曲线向沟谷方向迅速落降。
【补给】 地下水补给来源有降水入渗、河流侧渗、灌溉水入渗和上游侧向径流等多种。降水垂直入渗是地下水的主要补给来源,尤其渭河干流冲积平原的河漫滩、多级阶地,地形平坦,表层疏松,降水垂直入渗约占总补给量的50%。河流侧渗也是地下水重要补给来源,邻近河流地区,地下水位动态深受河流水位影响,二者变化同步。西安市农田灌溉历史悠久,渠系纵横,对地下水补给也起重要作用。以渠水利用系数0.5、井灌利用系数0.85计,每年田间灌溉入渗补给量和渠道渗漏补给量合计可达1.96亿立方米。此外,秦岭山地的基岩裂隙水、山前断裂带出露的温泉在涌水过程中也能补给部分地下水。
【排泄】 地下水排泄方式有垂直蒸发排泄、向河流水平排泄、泉水出露排泄等三种。在地下水位小于5米时,以垂直蒸发排泄为主。河流枯水期时,地下水往往在中下游两侧水平排泄进入河流。在洪积扇、阶地前缘、黄土台塬边缘以及沟谷边坡,地下水以下降泉的形式排泄。周至—户县洪积扇前沿,单井涌水量3~5吨/小时;蓝田—长安的浐河上游阶地前缘单井涌水量3~30吨/小时。此外,人工开采也是地下水的重要排泄方式,尤其在西安市区。
【水位动态】 地下水位动态特征,随不同区域不同因素的影响强度而异。渭河及其支流河漫滩、一级阶地的地下水位动态与河水关系密切,地下水位变化快、幅度小,年变化幅度0.5~0.7米。渭河二、三级阶地及黄土台塬区地下水位受降雨影响大,高水位随雨季出现,年变化幅度0.5~1.5米。山麓洪积平原地下水位受降雨影响最大,最高水位一般比降雨滞后1~2月出现,年变化幅度0.5~2米。地下水开采量较大的西安市区、长安、户县一带,地下水位明显受开采量、开采季节影响,浅层地下水位下降幅度大,回升缓慢,总趋势呈大面积持续下降。
承压地下水位变化缓慢,年变化幅度0.3~1米,高水位出现在10月至翌年2月。