为促进陕西关中平原渠井双灌区地下水良性循环，保障灌区水资源高效安全利用，以泾惠渠灌区为例，分析了灌区多年来地下水系统外部环境因素及地下水循环要素的变化特征，基于多变量时间序列CAR（controlled auto-regressive）模型建立了地下水位动态对环境变化的响应模型，利用验证后的模型对灌区不同环境变化情景下的地下水位埋深进行了模拟。研究结果表明：降水、蒸发、渠首引水、渠井用水比例是影响灌区地下水循环的主要外部环境因素；降水量减少、蒸发量增加，地下水各项补给量减少、排泄量增加，使得地下水位逐年下降，近34 a累计下降11.8 m；在多年平均降水量情景Ⅰ下（近56 a均值：513 mm），维持灌区地下水良性循环的适宜渠井用水比例为1.53，在多年平均降水量减少5%，即降水情景Ⅱ下（487 mm），适宜渠井用水比例为1.61。环境变化下不同渠井用水方案的研究，有利于灌区地下水的良性循环，可为灌区制定高效安全用水对策提供依据。