地下水由于具有清洁、稳定等特点，在城市和某些特殊区域是生产生活重要的水源。建国后，随着城市化、工业化进程的加快及“三废”排放，城市和工矿区地下水污染日趋严重，地下水污染的监测、预报与防治迫在眉睫，其中基础性研究是地下水污染的脆弱性与时空动态分析。本论文在国家自然科学基金项目(40271052)和陕西师范大学研究生创新基金项目(883004)的资助下，系统收集西安市水文地质资料、地下水污染监测数据，运用地理信息系统(GIS)和数值建模技术对西安市地下水污染的脆弱性及时空动态进行了系统分析，主要美容和结论如下：1、具体分析了地下水污染脆弱性的含义、概念模型、GIS制图方法，还分别给出了地下水狭义脆弱性和广义脆弱性的影响因素、指标体系、指标分级、权数分配及模型选择，并应用GIS软件做出了西安市地下水污染的狭义脆弱性和广义脆弱性的分区评价图，并将二者与西安市地下水污染现状进行比较得出，广义脆弱性和狭义脆弱性各有其合理性，狭义脆弱性适合于大尺度，人类活动空间差异较小的自然生态系统；广义脆弱性适合于小尺度，人类活动空间差异较大的人工生态系统。2、介绍了西安市地下水的水质监测、评价模型与方法，具体分析了六种主要污染物的测值范围、超标区空间分布、污染物浓度的时间动态变化规律及超标面积的变化规律。得出，西安城区地下水污染可划分为三个等级：其中，总固体、总硬度和硝酸盐统计超标率较高，氟化物、氯化物、六价铬统计超标率居中，挥发酚、砷及其他污染物超标率最低。从22个水井监测数据和污染指数模型，6种主要污染物的超标区以中心城区、西郊工业区和北郊污灌区为主，形成一个刀把型空间分布格局。污染指数和超标区面积呈现明显的下降趋势，并且不同步，此结果预示着西安市地下水污染向着逐渐减轻的方向变化。3、应用时域组合模型对西安市这些年来的污染变化做了模拟，时域组合模型是包括趋势项、周期项、随机项逐步模拟的模型体系，并配有完整的检验方法，包括R相关系数检验、后验差比值C检验、小误差概率P检验。本研究分别建立了六种主要污染物的污染指数、超标率、超标区面积6×3个模型，整个过程将定性判断和计算机定量模拟相结合，揭示了地下水污染变化的整体趋势是下降的，其变化的周期一般为8-9年，为西安市地下水污染预测提供了科学依据。同时证明了时域组合模型在区域环境质量中长期的预测中是科学可行的。本研究突出贡献主要有：①区分了狭义脆弱性和广义脆弱性，分别建立了指标体系、计算模型，并介绍了应用GIS软件做脆弱性分区评价图的方法，做出了西安市的狭义、广义脆弱性分区图，与现实的污染状况进行对比，得到各自适用的条件；②对近20年来的污染时空数据进行了汇总，系统全面地认识了污染的整体变化规律。③建立了时域组合模型及完整的检验体系，并对西安市地下水6种污染物3指标进行建模，揭示其变化的周期性，为西安市地下水污染预测提供依据。