地下水资源在太原市的国民经济、社会发展以及环境建设等方面占有十分重要的地位，西张盆地地下水是太原市的主要供水水源之一。近十几年来，随着人口的骤增，农业、工业以及城市建设的迅速发展，地下水资源开发利用水平不断提高，在西张盆地出现了地下水位持续下降、水量减少、水质恶化等一系列水环境问题。作为一种有效的、环保的、经济的地下水涵养保护开发利用工程，地下水库在国内外得到广泛的应用。从长远利益考虑，有计划、有目标地建立地下水库，对于解决太原市水资源时空分布不均、提高水资源利用效率、改善地区生态环境，保障社会经济的持续发展具有十分重要的现实意义。本文在分析研究区水文、气象、区域地质及水文地质条件的基础上，概化出西张盆地水文地质概念模型，以此为基础建立了地下水流数值模拟模型；根据2005年的水位动态资料，对模型进行识别和验证；以2005年为现状年，进行了区域水均衡分析。探讨了盆地建立地下水库的基本条件及地下水库特征水位的确定标准；根据研究区水文地质参数及地下水库特征水位，分别计算出潜水含水层和承压水含水层的最大、最小库容及调蓄库容，分析了西张地下水库的调蓄能力及可能的补给水源和补给途径。对在三给地垒上修筑防渗帷幕后不同排泄量及不同开采量条件下的库区地下水位变化特征分七种方案进行了预测研究。研究结果表明：西张地下水库总面积109.54km~2，其中潜水含水层的最大蓄水能力为6.313亿m~3，承压含水层的最大蓄水能力为21.863亿m~3，潜水含水层的最大调蓄空间为4.209亿m~3，承压含水层的最大调蓄空间为0.018亿m~3。在三给地垒上构筑防渗帷幕工程，将潜水含水层的排泄量减为现状排泄量的50％，同时压缩地下水开采量1103.68万m~3／a(方案五)的情况下，依靠含水层的自然补给能力，在2020年末研究区78％以上面积的地下水位可达到太原市规划的768m的要求，推荐为最优方案。采用方案五既可以使研究区地下水位达到太原市2020年水位恢复的目标，还可减小对下游地下水的影响，同时也减小了地下工程的修筑高度，减少了工程造价，提高了整体经济效益。研究成果可为未来修建西张地下水库提供借鉴，同时也可为本区地下水资源的管理和太原市后备水源地的建设提供依据。