在全球气候变暖的背景下，地下水对气候变化的响应研究已成为研究的前沿和热点之一。目前，多数学者对干旱区地下水动态及气候变化等因素的规律进行研究，而对干旱、半干旱区域地下水对气候变化的响应研究较少，因此研究关中盆地地下水对气候变化的响应具有重要意义。本论文以关中盆地地下水对气候变化的响应为主线，对研究区60年气温、49年降雨与28年蒸发系列资料进行分析、运用小波分析气温及降雨周期性进而预测近几年气温及降雨的趋势；根据水文地质及降雨资料，分析影响地下水水动态特征的各种要素；运用灰色关联度、综合指数加权方法，从地下水对气候变化主要影响因素关联度及人类活动强度进行分析；结合数值模拟方法，预测研究区在极端气候情况下地下水流场的响应。取得如下成果：⒈该区1951～2010年的年均气温总体呈稳步升高的趋势，气温振荡存在19～20年、32～34年两个大时间尺度周期；2010年后的气温处于降低的趋势。关中盆地降水存在3年、6、9年中小时间尺度与16年、28年大时间尺度周期；2009年之后降雨量处于下降的趋势。⒉关中盆地地下水位动态受地形地貌、气象因素、水文因素、人为因素的影响。1984～2008年盆地潜水水位总体呈下降趋势，下降速率呈现出空间上的非均一性。渭河北岸地下水位下降速率黄土台塬区＞洪积扇区＞河流阶地区；地下水位埋深变化最大值出现于黄土台塬区（凤翔县郭店镇），地下水位年均下降速率1.25m/a，河谷区的地下水位埋深变幅相对较小，水位变化速率为0.03m/a。渭河南岸地下水位亦呈现下降趋势。⒊对关中盆地不同地区地下水对气候变化主要影响因素关联性分析。①宝鸡、西安、渭南、咸阳地区降雨量、开采量（相关性大于0.6）均为地下水位下降的影响因素。宝鸡、渭南、西安地区的开采量是地下水位埋深的主导因素，而咸阳地区地下水位埋深变化则主要受降雨量影响。②西安地区、咸阳地区地下水水温的变化与气温、降雨量、地下水位埋深（相关系数＞0.6）均有密切关系，受三者共同作用的结果。西安地区地下水水温变化主要受地下水水位埋深的影响，而咸阳地区降雨量是地下水水温变化主导因素。⒋关中盆地人类活动强度在上世纪80年代占28%，90年代占37%，2000年～2008年占35%。90年代后降雨量的减少造成人类对地下水开采加剧，盆地地下水主要受气候的影响。⒌运用地下水流数值模拟，预测气候变异条件下地下水流场变化。在丰水年，盆地地下水水位均呈现不同程度的上升。凤翔－礼泉黄土台塬区水位上升幅度较明显，由于地下水水位急剧上升导致该区出现了明水区。西安－华阴低阶地水位上升幅度较小，为1～5m。在枯水年，盆地地下水位均呈现不同程度的下降。漆水河以东、凤翔－礼泉洪积扇区水位下降幅度较大，水位最大下降为25m。西安-华阴低阶地水位下降幅度较小，下降幅度为1～5m。论文最后对关中盆地不同气候情况下地下水合理利用与涵养对策提出了一些合理建议。