离石向斜盆地岩溶地下水是吕梁市区的重要供水水源,随着近年来吕梁市经济社会的快速发展和城镇人口的增加,岩溶地下水开发利用规模不断扩大,盆地内出现了水资源量减少、地下水位持续下降、降落漏斗形成等一系列问题。利用盆地有利的地质、水文地质条件,开发地下水库,实现地表水与地下水的联合调蓄和调度,对于保护岩溶地下水、提高水资源利用率、保障城市供水安全有着十分重要的意义。在充分收集资料并对研究区水资源开发利用现状及水环境状况进行调查的基础上,采用野外水文地质调查与理论分析相结合的方法,科学划定了离石向斜盆地的边界范围,确定了边界性质及盆地向柳林泉的排泄通道；系统分析了离石向斜盆地的空间展布、地质结构及地层岩性特征；研究了向斜盆地岩溶地下水系统的储存条件、循环条件、水动态特征、水化学特征；研究了寒武系、奥陶系各含水系统内部与降水、地表水、水井开采等外部环境之间的相互交换和转化关系,深化了对盆地水文地质条件的认识。针对研究区岩溶发育特征及储水构造特点,区内地下水库建库的基本条件,深入探讨向斜盆地兴建地下岩溶水库的可行性和科学性。结果表明：盆地区具有良好的天然储水空间,即其底部为由太古界变质岩组成的相对不透水层,库区四周边界相对封闭,库区内不存在无法控制的深大、导水性断裂构造；寒武系、奥陶系各储水层空间大且厚度相对稳定,地下水库的库容较大,平面面积为521.53km2,调蓄能力强；流域的汇流面积较大,为924.07km2,地下水库含水层的补给能力强,补给途径畅通,供水能力较强；在实施“补源工程”之后,可顺利实现盆地地下水库和三川河支流上游地表水库的有机联合调度；盆地区目前已具备完善的地下水开采系统。因此,在离石向斜盆地区修建地下水库是可行的。根据离石向斜盆地内地质结构、含水层储存条件及运动特征,建立研究区水文地质概念模型和地下水流数值模拟模型,并根据2008年的水位观测资料,运用Visual MODFLOW对所建模型进行识别、验证。结果表明,建立的模型、边界条件的确定和水文地质参数选取均和实际一致,可用于地下水库水位模拟预测研究。以2008年作为现状年,进行区域水均衡分析,模拟区内水资源补给主要是降雨入渗及河道渗漏,排泄主要为人工开采和向柳林泉的排泄,现状条件下区域含水层储存量变化为正均衡。根据承压含水层水位控制标准,分别确定含水层最高水位和最低水位,并利用模型识别验证后的水文地质参数,分别计算出现状水位和最大水位下的调蓄库容。计算结果表明,研究区地下岩溶水库最大调蓄能力为3569.92万m3,现状水位条件下的调蓄能力为1641.35万m3。最大调蓄库容与现状调蓄库容差为1928.57万m3。因此,在承压含水层中进行水资源调蓄具有重要的意义。用所建立的数值模拟模型,模拟预测了开采量分别为2871万m3/a和2371万m3/a、向柳林泉的排泄量分别为现状年排泄量的75%、50%、25%时,库区岩溶水位的变化。预测结果表明：在开采量为2871万m3/a、排泄量为现状年75%和50%的条件下,含水层储存量变化为负均衡,而排泄量为现状年25%的条件下为正均衡；当开采量压缩至2371万m3/a时,库区含水层储存量的变化均为正均衡,有利于岩溶地下水位的恢复。