关中农田水利的状况急需改善。到近代，由于人们能够建造坚固的混凝土拦河大坝，可以安全地将河水水位提得很高，从泾、渭、洛等河引水入渠，不再成为问题。又由于处理沙害的水平也大大提高，掌握了一整套沉沙、排沙技术。于是从本世纪30年代开始，在著名的水利专家李仪祉先生主持下，在关中首先兴建中国最早的新式农田灌溉工程泾惠、洛惠、渭惠三渠。
泾惠渠以泾水为水源。1930年开工，主要工程有三：一是在泾阳县张家山建混凝土滚水坝一座，以便将一部分泾水拦入引水渠。坝高九米多，基宽17米，顶宽四米，长68米。二是凿引水渠11230米。内有三隧洞，最长的为359米。引水渠前段1800多米为石渠，用石材砌成，有很强的抗冲刷作用。后段为土渠。引水渠末端建有淀沙池、退水冲沙闸和进水闸。三者的功能分别为：沉淀渠水中的泥沙，排放渠中过多的水和沉淀下来的泥沙，放清水入灌渠。三是在灌区修建灌溉渠道，以改造旧有的渠道为主，将其拓宽和浚深。共修灌溉干渠、支渠370公里。整个工程分两期进行，第一期1932年完工，开始发挥经济效益。第二期1935年完工，实灌泾阳、高陵、临潼等县农田59万亩。
洛惠渠以洛水为水源。它是在西汉龙首渠基础上修建的新渠系。施工时，还发现当年龙首渠的一部分竖井遗迹。它开工于1934年，渠首在澄城县老(氵状)〔zhuang状〕头村洛水北岸。主要工程有：拦河大坝一座，长150米，高16米多，底宽22.5米，顶宽五米，为混凝土浆砌块石结构。为了加强其抗洪能力，砌成弓面向上的弧形。凿引水隧洞五条，其中铁镰山隧洞长3070米，为了克服坍陷，洞内加以衬砌。引水渠全长20000多米，渠上也建有淀沙池、退水冲沙闸和进水闸。此外，还要在大荔、朝邑(1958年并入大荔)两县整治灌溉渠道。由于洛惠渠的工程特别艰巨，再加上经费困难的影响，直到1938年李仪祉积劳成疾逝世，仍未完工。这一工程计划溉田50万亩。
在三大“惠渠”中，规模最大的是渭惠渠。这条渠道与历史上的成国渠一样，以渭水为水源，建于渭水中游的北面，1935年动工。它也是有坝取水工程，拦河坝建在眉县西面的魏家堡。为了加固坝身，除采用混凝土结构外，又在坝脚打钢板桩二道，桩深四米。坝顶长500米，高三米多，基宽八米。在北岸开渠引水，建有六孔引水闸，每孔宽1.75米，高二米。进水闸下游一公里处设有淀沙池、排洪冲沙闸和进水闸。渭惠渠计划灌溉渭北的眉县、扶风、武功、兴平、咸阳五县70万亩农田，需要修建的渠道很长。而且因为渭北北南流向的渭水支流很多，在渠道工程中还必须建造一大批渡槽。其中以横漆水河的渡槽规模最大，长72米。渭惠渠建筑物以钢筋混凝土为主，其质量是当时农田水利建设中最好的。1937年，第一、二两期工程完成，溉田17万亩，接着因经费无着，工程长期停顿。
由于财力的限制，李仪祉主持“三惠”工程时，只好采用低标准的建筑方案，如低筑拦河坝，少建蓄水库等。这样，即使工程全部完成了，关中仍然会有大量水资源流失，大片农田得不到灌溉。中华人民共和国成立之后，除完成李氏未竞之功外，接着又按较高的标准改建三大惠渠。改建后的三大惠渠已经可灌农田500万亩，远远超过历史上的最高水平(图9)。
图9 当代泾洛渭灌区示意图
差不多与建三大惠渠同时，在关中和汉中，李仪祉还修了一批较小的冠以“惠”字的灌渠，如眉县的梅惠渠，周至的黑惠渠，户县的涝惠渠，长安的沣惠渠，沔县的汉惠渠等，加上三大惠渠，合称陕西八惠。