關中農田水利的狀況急需改善。到近代，由於人們能夠建造堅固的混凝土攔河大壩，可以安全地將河水水位提得很高，從涇、渭、洛等河引水入渠，不再成為問題。又由於處理沙害的水平也大大提高，掌握了一整套沉沙、排沙技術。於是從本世紀30年代開始，在著名的水利專家李儀祉先生主持下，在關中首先興建中國最早的新式農田灌溉工程涇惠、洛惠、渭惠三渠。
涇惠渠以涇水為水源。1930年開工，主要工程有三：一是在涇陽縣張家山建混凝土滾水壩一座，以便將一部分涇水攔入引水渠。壩高九米多，基寬17米，頂寬四米，長68米。二是鑿引水渠11230米。內有三隧洞，最長的為359米。引水渠前段1800多米為石渠，用石材砌成，有很強的抗沖刷作用。後段為土渠。引水渠末端建有淀沙池、退水沖沙閘和進水閘。三者的功能分別為：沉澱渠水中的泥沙，排放渠中過多的水和沉澱下來的泥沙，放清水入灌渠。三是在灌區修建灌溉渠道，以改造舊有的渠道為主，將其拓寬和浚深。共修灌溉乾渠、支渠370公里。整個工程分兩期進行，第一期1932年完工，開始發揮經濟效益。第二期1935年完工，實灌涇陽、高陵、臨潼等縣農田59萬畝。
洛惠渠以洛水為水源。它是在西漢龍首渠基礎上修建的新渠系。施工時，還發現當年龍首渠的一部分豎井遺迹。它開工於1934年，渠首在澄城縣老(氵狀)〔zhuang狀〕頭村洛水北岸。主要工程有：攔河大壩一座，長150米，高16米多，底寬22.5米，頂寬五米，為混凝土漿砌塊石結構。為了加強其抗洪能力，砌成弓面向上的弧形。鑿引水隧洞五條，其中鐵鐮山隧洞長3070米，為了克服坍陷，洞內加以襯砌。引水渠全長20000多米，渠上也建有淀沙池、退水沖沙閘和進水閘。此外，還要在大荔、朝邑(1958年併入大荔)兩縣整治灌溉渠道。由於洛惠渠的工程特別艱巨，再加上經費困難的影響，直到1938年李儀祉積勞成疾逝世，仍未完工。這一工程計畫溉田50萬畝。
在三大「惠渠」中，規模最大的是渭惠渠。這條渠道與歷史上的成國渠一樣，以渭水為水源，建於渭水中游的北面，1935年動工。它也是有壩取水工程，攔河壩建在眉縣西面的魏家堡。為了加固壩身，除採用混凝土結構外，又在壩腳打鋼板樁二道，樁深四米。壩頂長500米，高三米多，基寬八米。在北岸開渠引水，建有六孔引水閘，每孔寬1.75米，高二米。進水閘下游一公里處設有淀沙池、排洪沖沙閘和進水閘。渭惠渠計畫灌溉渭北的眉縣、扶風、武功、興平、咸陽五縣70萬畝農田，需要修建的渠道很長。而且因為渭北北南流向的渭水支流很多，在渠道工程中還必須建造一大批渡槽。其中以橫漆水河的渡槽規模最大，長72米。渭惠渠建築物以鋼筋混凝土為主，其質量是當時農田水利建設中最好的。1937年，第一、二兩期工程完成，溉田17萬畝，接著因經費無著，工程長期停頓。
由於財力的限制，李儀祉主持「三惠」工程時，只好採用低標準的建築方案，如低築攔河壩，少建蓄水庫等。這樣，即使工程全部完成了，關中仍然會有大量水資源流失，大片農田得不到灌溉。中華人民共和國成立之後，除完成李氏未競之功外，接著又按較高的標準改建三大惠渠。改建後的三大惠渠已經可灌農田500萬畝，遠遠超過歷史上的最高水平(圖9)。
差不多與建三大惠渠同時，在關中和漢中，李儀祉還修了一批較小的冠以「惠」字的灌渠，如眉縣的梅惠渠，周至的黑惠渠，戶縣的澇惠渠，長安的灃惠渠，沔縣的漢惠渠等，加上三大惠渠，合稱陝西八惠。