关中地区之所以沃野千里农业发达，一个重要原因就是这里有丰富的水源，有了黄河的有效灌溉，这里的农业就可以摆脱靠天吃饭的不利局面，当然农业能得到有效灌溉还得益于在先前修建的各种水利工程，关中平原西起宝鸡，东到潼关，北抵北山，南达秦岭，面积约34000多平方公里。由于黄河最大支流渭水自西向东流经全境，所以又称渭河平原。它由黄土沉积而成，土层深厚，肥沃疏松，无霜期较长，180—200天，这些都有利于农业的发展。但降雨量较少，多年平均在500—700毫米间，又多集中在七、八、九三个月，不能满足农作物生长的需要，特别是春播的需要。为了发展关中农业，必须发展水利，在历史的长河中，人们相继在这里凿成郑国渠、白渠、成国渠等一批重要的灌溉工程。
最早在关中建设大型水利工程的，是战国末年秦国穿凿的郑国渠。当时所以要兴建这一工程，除上面所说的自然条件因素外，另一个因素是政治军事的需要。
战国时，我国历史朝着建立统一国家的方向发展，一些强大的诸侯国，都想以自己为中心，统一全国。兼并战争十分剧烈。关中是秦国的基地，它为了增强自己的经济力量，以便在兼并战争中立于不败之地，很需要发展关中的农田水利，以提高秦国的粮食产量。
韩国是秦国的东邻。战国末期，在秦、齐、楚、燕、赵、魏、韩七国中，当秦国国力蒸蒸日上，虎视眈眈，欲有事于东方时，首当其冲的韩国，却孱弱到不堪一击的地步，随时都有可能被秦并吞。公元前246年，韩桓王在走投无路的情况下，采取了一个非常拙劣的所谓“疲秦”的策略。他以著名的水利工程人员郑国为间谍。派其入秦，游说秦国在泾水和洛水（北洛水，渭水支流）间，穿凿一条大型灌溉渠道。表面上说是可以发展秦国农业。真实目的是要耗竭秦国实力。
这一年是秦王嬴政元年。本来就想发展水利的秦国，很快地采纳这一诱人的建议。并立即征集大量的人力和物力，任命郑国主持，兴建这一工程。在施工过程中，韩国“疲秦”的阴谋败露。秦王大怒，要杀郑国。郑国说：“始臣为间，然渠成亦秦之利也。臣为韩延数岁之命，而为秦建万世之功。”嬴政是位很有远见卓识的政治家，认为郑国说得很有道理，同时，秦国的水工技术还比较落后，在技术上也需要郑国，所以一如既往，仍然加以重用。经过十多年的努力。全渠完工，人称郑国渠。
郑国渠是以泾水为水源，灌溉渭水北面农田的水利工程。它的渠首工程，东起中山，西到瓠[hu胡]口。中山、瓠口后来分别称为仲山、谷口，都在泾县西北，隔着泾水，东西向望。它是一座有坝引水工程，全长2300多米。其中河床上的350米，底宽尚有100多米。顶宽1—20米不等，高六米，当年这一工程是非常宏伟的。
关于郑国渠的渠道，它位于北山南麓。在泾阳、三原、富平、蒲城、白水等县二级阶地的最高位置上，由西向东，比降为0.64/00，沿线与冶峪、清峪、浊峪、沮漆（今石川河）等水相交。将干渠布置在平原北缘较高的位置上，便于穿凿支渠南下，灌溉南面的大片农田。可见当时的设计是比较合理的。测量的水平也已很高了。不过泾水是著名的多沙河流，古代有“泾水一石，其泥数斗”的说法，当代实测，为171公斤/立方米，郑国渠以多沙的泾水为水源，这样的比降又嫌偏小。比降小，流速慢，泥沙容易沉积，渠道易被堵塞。
渠建成后，经济、政治效益显著，用注填阏（淤）之水，溉舄[xi戏]卤之地四万余顷，收皆亩一钟，于是关中为沃野，无凶年，秦以富强，卒并诸侯，因名曰郑国渠。”一钟为六石四斗，比当时黄河中游一般亩产一石半，要高许多倍。
西汉定都长安，关中是京师官吏、军队、百姓等以粮食为主的生活必需品的主要供给地。西汉重视开拓西北边疆，关中又是拓边的基地，肩负着提供粮秣的重任。因此，西汉一代，特别是汉武帝在位期间（公元前140—前87年），为了满足各方面对粮秣等的需求，除凿漕渠，从东方运粮入关外，更主要的是在关中增建灌溉工程，以扩大水浇地面积，增加当地的粮食产量。这就在关中形成了一个史无前例的兴建水利的高潮，在短短的几十年中，穿凿了龙首渠、六辅渠、白渠、成国渠等大批农田水利工程。
西汉关中灌渠的穿凿，以龙首渠为较早，约在汉武帝元狩到元鼎年间（公元前122—前111年）。当时有一位名叫庄熊罴的人，向皇帝上书，反映临晋（今大荔一带）人民的要求，希望开一条渠道，引洛水灌溉重泉（今蒲城东南）以东10000多顷盐碱地。武帝采纳这一意见，发兵卒万余人担任凿渠任务。他们自征县（治所在今澄城县西南）向南开渠，到商颜山（今铁镰山）麓，由于土质疏松，穿凿的明渠渠岸极易崩塌，改用井渠结构。井渠由地下渠道和竖井两部分组成。前者为行水路线，后者便于挖渠时人员上下、出土和采光。最深的竖井达40多丈。由于凿渠时挖出许多骨骼化石，当作龙骨，所以称为龙首渠。渠道挖通后，由于解决不了塌方问题，溉田效果并不显著。但却创造了先进的井渠技术。
六辅渠是武帝元鼎六年（公元前111年）由左内史倪宽主持兴建。规模不大，为六条辅助