در این تحقیق برای بررسی و تعیین عوامل اصلی تأثیرگذار بر بالاآمدگی سطح آب زیرزمینی شهر مشهد، طی سال‌های 95-1389 از روش‌های تحلیل سری‌های زمانی در دو قلمروی زمان و فرکانس استفاده شد. همچنین، تأثیر گودبرداری‌های شهری و تغییر ویژگی‌های فیزیکی خاک منطقه بر آن، مورد بررسی قرار گرفت. میانگین تأخیر زمانی بین تغییرات تراز آب زیرزمینی با عوامل بارش و تبخیر، معادل 9 ماه، با حجم آب انتقالی از سد دوستی، معادل 2 تا 3 ماه، با حجم آب استخراجی از آبخوان، معادل 3 تا 4 ماه، با گسترش شبکه فاضلاب، معادل 1 تا 2 ماه و با حجم پساب، معادل 2 تا 3 ماه محاسبه شد. همچنین، تغییر میانگین سالانه سطح ایستابی تحت ‌تأثیر عوامل مختلف، شامل افت محاسباتی 0.5 متر در اثر بهره‌برداری از آبخوان، بالاآمدگی محاسباتی 0.44 متر در اثر انتقال آب سد دوستی، بالاآمدگی انتظاری 2.7 متر در صورت وجود نداشتن شبکه‌ی فاضلاب شهری و افت انتظاری 1 متر در صورت حذف آب ورودی از سد دوستی بود. علاوه‌ بر آن، محاسبات و بررسی‌های انجام‌ شده در رابطه با خروج خاک از منطقه اشباع و غیراشباع در نتیجه حفاری تونل خط 2 مترو و پروژه‌های شهری در مناطق مرکزی شهر نشان داد که این امر، باعث کاهش ظرفیت نگهداری آب، توسط خاک شده و بالاآمدگی سطح ایستابی به‌ مقدار متوسط 1.25 متر را در پی داشت.