西北干旱地区水资源相对丰富,但由于年内分配不均,导致春旱严重、夏洪危害频繁。因此,建立地下水库抗旱水源工程,使水资源在时间和空间上重新再分配,必将成为水资源高效利用的有效手段。本论文以台兰河流域地下水库为例,根据物探、钻探资料及野外地质调查、抽水试验资料,对台兰河流域地下水库的结构特征进行了分析,并通过观测井长观资料及同位素测试结果,分析了地下水循环规律；通过对研究区大型抽水试验数据资料的分析,采用等效大井法、博尔顿法及直线图解法,计算了含水层的水文地质参数,利用数值模拟软件进行了参数的率定；利用Processing MODFLOW建立了地下水库数值模型,确定了地下水库示范区人工回补位置及回补量,并计算了在有、无回补情况下地下水库的调蓄能力；最后,确定了目标函数,选取了地下水库示范工程优化调度方案。本文主要的研究成果如下：(1)台兰河流域地下水库示范区储水空间边界范围为：北部以台兰河山前断裂为边界；西侧以柯克亚河汇水区作为边界；南部以314国道以南潜水溢出带为边界；东侧以依克溪沟为边界。(2)根据抽水试验数据计算出地下水库示范区含水层渗透系数值为40m/d,给水度值为0.25,计算地下水库人工回补量为2460×104m3/a；回补时间为每年的5、6、7、8月份。(3)在有、无人工回补情况下地下水库的调蓄能力为7154×104m3/a、6387.50×104m3/a。根据地下水库调蓄能力确定地下水库的优化调度方案,回补位置选在距离开采区以北1.1km处,回补时间为汛期补给,开采量按照灌区需水量开采。