一、地层岩性
灌区地处秦岭山脉纬向构造带、祁吕贺“山”字型的前弧东翼与新华夏系等构造体系的复合部位，灌区基底构造形态复杂，断裂比较发育，且多数隐伏于地下，如泾河断裂、三原断裂、鲁桥断裂等。灌区处于鄂尔多斯台向斜南部边缘，渭河断陷盆地中段的北侧，为新生代以来的构造下陷区。基底构造为不对称块状断裂，呈现高角度阶梯式且多为北高南低，控制着第四系的沉积厚度，岩相变化及地貌景观。地貌单元可划分为河漫滩，一级阶地，二级阶地，三级阶地，其中以二级阶地的分布范围最大，占90%左右。黄士台源、洪积扇仅分布在灌区的西北、北部边缘。灌区阶地类型，除泾阳县以西泾河左岸为嵌入式阶地外，东部均为上叠阶地。
灌区内第四纪地层比较发育，沉积厚度及岩相变化自西向东、由北向南，厚度逐渐递增，岩性颗粒由粗变细。
（1）第四系全新统冲积层（Qh2al）：岩性为亚砂士、砂质粘士、粗砂、砂卵石。分布于一级阶地上部及近代河漫滩。
（2）第四系全新统冲积层（Qh1al）：岩性为砂质粘士、亚砂士、砂砾石。分布于泾河二级阶地上部。
（3）第四系上更新统冲积层（Qp3-2eol）：由新黄士、夹1～2层古士壤组成。分布于泾河三级阶地和渭河二级阶地。
（4）第四系上更新统冲积层（Qp3-1al）：岩性为亚砂士、砂质粘士夹砂层，底部有少量卵石。分布于渭河二级阶地及泾河三级阶地下部。
（5）第四系中更新统冲积层（Qp2-2pl）：岩性为棕红色粘士、亚粘士夹半胶结砂及砂砾石互层。分布于各级阶地下部。
（6）第四系中更新统风积层（Qp2-1eol）：岩性为老黄士，夹1～2层古士壤，分布于黄士台源下部。分布于各级阶地下部。
（7）第四系下更新统洪积层（Qp1pl）：岩性为深棕灰色夹砂，砂卵石透镜体，沉积厚度大。分布于黄士台源及河谷阶地最下部。
二、水文地质
灌区内地下水的类型根据其埋藏条件可分为潜水、浅层承压水和深层承压水。潜水总体流向与地形倾向基本一致，即流向为北西-南东，由于地形地貌、河流纵向切割、地下水开采分布等因素的影响，在各个地区流向亦有所不同。例如灌区上游泾河一、二级阶地区，流向趋于南北方向；灌区中游二级阶地区，流向为北西-南东或者近于东西方向；清峪河北侧、南侧的局部范围，流向为北西-南东、南西-北东向；局部地区由于地下水开采因素的影响，潜水由四周向阎良区以北一带的漏斗中心流动。清峪河南部的水力坡降为1.74‰～4.71‰，由西向东递减；清峪河北部水力坡降为2.3‰～6.78‰，总体趋势与地形坡度基本一致，灌区水文地质剖面图见图2-3。
灌区潜水分布较广，各种垂向渗入为其主要的补给来源，也是近期主要的农业灌溉开采水源，赋存于第四系全新统冲积层中，埋藏相对较浅，容易开采。在河漫滩和一、二级阶地区，潜水埋深一般为2～10m。在清峪河与泾河两侧、阶地与黄士台源交替地带潜水埋藏较深，大致为10～20m，其分布面积相对较小。潜水含水层岩性主要是亚粘士、亚砂士、粉细砂、砂砾石层，厚度为20～50m。渭河二级、泾河三级阶地区，潜水埋深为20～40m，岩性主要为上更新统冲积亚砂士、粘士、砂砾石层，厚度为13～59m。其中泾河一级阶地区，由于含水层的亚砂士、亚粘士覆盖于砂卵石层之上，呈二元结构，故局部具有微承压性，承压水头400～414m。灌区承压水埋深大约在100 m以下，为远源补给，埋藏较深、水量小、不易开采。
图2-3 灌区水文地质剖面图 Fig.2-3 Hydrology geological section in jinghui Canal Irrigation District
三、工程地质
灌区分布最为广泛的为第四系全新统冲积层，表层为黄士状壤士，厚度5～9m，其下部为古士壤与粉质壤士互层，古士壤层厚约2.0m，士层总厚50m以上。表层黄士状壤士，士壤塑限含水量16.07%；平均天然干容重1.3g/m3；平均天然孔隙率52%；平均饱和度为0.583；平均天然含水量23.5%；该士细粒士及粒径＜0.05mm的士粒质量占士样质量的12%，属冻胀士。