地下水庫不同於人工補給地下水。它不是地下水資源超采後的補救措施，而是有目的、主動地儲存、調節和利用地下水資源的工程措施。在總結山東地下水庫實踐的基礎上，結合國內外其他地下水庫，對地下水庫的基本問題進行了分析和探討，初步構建了地下水庫設計的理論框架，最後簡要介紹了山東王河地下水庫的設計。
1地下水庫發展簡史
地下水庫的發展離不開人工回灌地下水的歷史。美國、荷蘭、俄羅斯等國從20世紀30年代開始大規模人工回灌地下水。比如美國加州沿岸的註水井，每年回灌幾十億立方米的地下水，防止海水繼續入侵。荷蘭阿姆斯特丹沿海沙丘的人工回灌設施，利用汛期淡化萊茵河，註入自然滲透井和大井，年回灌量達4000萬立方米。俄羅斯編制了地下水補給系統的設計和工程操作指南。可以說，國外人工回灌地下水的技術是比較成熟和先進的。中國大規模人工回灌地下水始於20世紀60年代。為了解決地面沈降問題，上海開展了深井回灌地下水的實踐。
隨著地下水人工回灌技術的發展，地下水庫已經從設想變成了現實。1972年，日本在長崎縣野崎町東島修建了第壹座地下水庫。雖然庫容只有9000立方米，卻是世界上早期的地下水庫。1975河北省建成的具有深井補給系統和開采系統的南宮地下水庫，標誌著我國地下水庫的開始。近年來，為解決我國北方幹旱和海水入侵問題，出現了修建地下水庫的熱潮。北京已經在西郊進行了地下水庫的試驗。從1990開始，山東省先後修建了黃水河地下水庫、王河地下水庫、大沽河地下水庫，遼寧省也修建了龍河地下水庫、三間地地下水庫，貴州省南部也修建了普定縣馬關地下水庫。可以說，我國地下水庫的建設技術和水平已經達到並超過了世界先進水平，地下水庫將是我國繼地表山地水庫和平原水庫之後又壹項重要的蓄水水利工程。
2地下水庫的基本概念和分類
2.1地下水庫的基本概念
在國外，地下水庫是壹個水文地質術語，不僅指地下水庫的含義，還包含含水層的含義。地下水庫和含水層的含義相似。中國早期的“水文地質學”，沒有地下水庫的概念，只有含水層、含水構造等專業術語。
我國學者提出的地下水庫的定義:林在1984中提出“地下水庫是便於地下水開發利用的蓄水區，具有供水、調蓄、混輸等多種功能”[1]。趙在2002年提出:“地下水庫是利用地殼中的天然儲水空間來儲存水資源的地下水開發工程。”[2]。杜在2002年提出:“地下水庫是指存在於地下的天然大型儲水空間。”[3]。在水文地質術語中，地下水庫被定義為地下含水層。但也有學者認為，某些地區的厚含水層或大型蓄水構造應命名為“地下水庫”。
可以看出，國外並沒有區分地下水庫和地下含水層的概念。我國雖然區分了地下水庫和地下含水層的概念，但沒有嚴格的定義，有時會混淆地下含水層和地下水庫。
地下水庫的概念是相對於地表水庫而言的。地表水庫不同於地表湖泊，它具有人工攔蓄和調節地表水流的功能。同樣，地下水庫不同於地下含水層，它人為地幹擾了地下水流的自然調節能力，擴大了地下含水層的蓄水量。把又厚又大的含水層或大型蓄水構造籠統地稱為“地下水庫”是不科學的。從水利工程的角度來看，天然的厚大含水層或大型蓄水構築物可以命名為地下湖泊。
地下水庫的概念是從水利工程上定義的:地下水庫是利用天然地下蓄水空間建造的，具有攔蓄、調節和利用地下水流功能的壹種水利樞紐。這個地下水庫的定義包含三層含義:壹是地下水庫位於天然的地下蓄水空間，壹般指地下含水構造，地下蓄水空間由巖體和松散堆積層中的孔隙、裂隙和溶隙組成；二是強調地下水庫具有人工攔蓄和調節地下水流的功能；第三，指出地下水庫是壹種水利樞紐，說明地下水庫是壹項具有多種用途的水利工程。
2.2地下水庫的分類
我國地下水庫的分類最初由林根據工程建設形式分為有壩型、無壩型和混合型三種。趙根據遼寧省的特點，將遼寧省地下水庫分為調蓄型、開采漏鬥型、河谷型、陸地巖溶型和濱海巖溶型五種類型。下面提出幾種其他的分類方法。
從地下水庫分類管理的角度，根據地下水庫有效庫容的不同，地下水庫可分為大型(大於1億m3)、中型(0.1 ~ 1億m3)和小型地下水庫(小於0.1億m3)。需要強調的是，這裏的庫容是指地下有效庫容，即地下水庫中參與調節的那部分地下庫容。與地表水庫不同，地下蓄水空間的深度可以超過幾百米，深層地下水可能占據大部分庫容。然而，從經濟、環境和生態的角度來看，只有有限深度的地下水才能參與水庫的調節，總庫容很難真實反映地下水庫的實際規模。
根據儲存介質的不同，地下水庫可分為松散介質、裂隙介質、巖溶介質和混合介質地下水庫。強調由於存儲介質不同，地下水的分布特征不同，地下水的動力性質也不同，所采用的地下攔截、補給和開采工程也會不同。例如，對於介質疏松的地下水庫，庫區含水層分布較為均勻，壹般采用板墻和防滲膜進行截滲，對回灌和開采工程的布置限制較少；對於裂隙介質地下水庫，庫區含水層沿斷層構造分布，註漿截流、回灌和開采工程布置受斷層構造限制；對於巖溶介質的地下水庫，庫區含水層的分布是由巖溶發育特征決定的。壹般采用分級灌漿、築壩(暗河)、截滲等方式，回灌和開采工程布局受巖溶構造限制。
根據地下水的埋藏條件，地下水庫可分為潛水、承壓水和潛水承壓水混合。這是因為地下水壓力和水頭的差異會影響地下水回灌工程和地下水開采工程。此外，還可以根據地下水庫的用途進行分類。
綜上所述，從不同的角度來看，地下水庫的分類是不壹樣的，但是按照儲存介質來分類最能體現地下水庫的特點，具有實用性。前面提到的山東、遼寧修建的地下水庫大多屬於松散介質地下水庫，而貴州馬關地下水庫屬於巖溶介質地下水庫。
3 .建立地下水庫的基本條件
建立地下水庫有兩個基本條件:壹是需要有足夠的天然地下儲水空間；首先，需要有充足的水。這也是建立地下水庫的兩個必要條件。此外，還應考慮可持續條件、環境條件和生態條件，尤其是環境條件有時會成為地下水庫建立的決定性因素。
地下儲水空間構成了地下水庫的庫容。天然地下儲水空間壹般指各種地下含水構造，如洪積扇、沖積扇、地下巖溶等。地下水庫的庫容由庫區巖體中的孔隙、裂隙、溶隙和松散堆積層組成。地下水庫的庫區由庫區邊界圍成的相對封閉的地下空間組成，庫區邊界包括進水口邊界、出水口邊界和由地下水分水嶺、地下堤壩或不透水帶組成的阻水邊界。
水源是地下水庫形成的決定性條件。水源通常指本流域或跨流域調水帶來的未受汙染的地下水和地表水，以及廢水回用獲得的再生水和礦井排水。地下水庫最重要的特點是對地下水流的人工調節，包括三種調節措施:壹是通過修建地下截滲工程來提高地下水位，攔截和儲存更多的地下水；二是通過人工入滲和回灌工程，增強了地表水轉化為地下水的能力；第三，通過開采地下水，預留了地下蓄水空間，相應增加了地下水蓄水量。
環境因素是決定地下水庫能否盈利的重要因素，它包括兩個方面。壹方面是指水庫汙染、地表水補給等環境因素對地下水質量的影響，被汙染的地下水庫沒有經濟效益；另壹方面是指地下水庫建立後，地下水位的變化是否會帶來不利的環境問題。地下水位過高或過低都會影響庫區農作物的生長，地下水位急劇下降會產生地面沈降。
可持續條件是指地下水庫的建立不是壹次性的，要符合可持續發展的要求。
生態條件是指地下水庫的建立是否會給植物和生物的生存帶來不利的生態問題。
3.1地下水庫設計理論框架
地下水庫的設計理論可稱為地下水庫工程。它是研究如何利用地下蓄水結構蓄水、興利、防災的壹種水利工程。水利工程、地下水動力學、水文地質學、地下水水文學等學科的發展為地下水庫工程的建立奠定了理論基礎，國內外相繼建成的地下水庫工程為地下水庫工程的建立提供了豐富的實踐基礎。
地下水庫工程是水利工程、地下水動力學、水文地質學、地下水水文學等專業學科在地下水庫領域的應用和發展。它不同於其他專業學科，有自己的體系，但不能代替各種專業學科的功能，沒有它們就不能獨立發展。地下水庫工程的設計理論框架包括:
(1)地下水庫建設理論。主要研究適合建設地下水庫的蓄水結構和水源，以及適合建設水庫的環境、生態和可持續發展條件。
(2)地下水庫地下水水文計算理論。主要研究地下水的形成和運動規律，地表水、包氣帶水和地下水的轉化規律，地下水的動態特征和水平衡理論，地下水資源的計算和評價。
(3)地下水庫補給和開采理論。補給理論主要研究地下水補給機理、地下水補給優化理論、補給量計算理論、補給條件下地下水動態規律。采礦理論主要研究地下水開采機理、地下水開采優化理論、地下水開采計算理論、開采條件下的地下水動態規律。
(4)地下水庫建築物的設計。包括(1)地下截滲工程，又稱地下壩，用於攔截地下暗流，形成庫區的防滲邊界。截滲可采用多種方法，如地下防滲墻、地下防滲膜、灌漿帷幕(巖體灌漿)、築壩(針對巖溶暗河)。(2)地表水回灌工程主要指滲井、滲渠、回灌池(坑)及其他形式的滲透建築物。(3)地下水開采項目，主要指開采井和集水廊道等。(4)地表水截汙工程，主要指水閘、堰、壩等擋水建築物。⑤地下水排放工程。主要指庫區多余地下水和殘渣的排放。⑥地面汙水處理工程。⑦潮汐攔截工程。⑧水庫剩余鹽水處理工程。⑨地下水監測設計等。
(5)地下水庫的環境影響和生態保護設計。包括對庫區環境因素的評價，對建立地下水庫引起的生態環境問題的評價，如地表水回灌對地下水水質的影響。
(6)地下水庫經濟效益分析與評價。
3.2地下水庫設計實例
王河地下水庫位於山東省萊州市王河下遊。它是壹座依望河而建的松散中型地下水庫。修建水庫的主要目的是補充不斷消耗的地下含水層，防止海水入侵和三山島鎮城市供水。地下水庫組成見圖1。
圖1王河地下水庫工程平面布置圖
水庫建設條件分析:庫區分布的沖積物形成礫石粗砂層，形成地下儲水空間，流經庫區的王河河是地下水庫的主要補給源。
地下水庫組成:(1)，地下大壩，包括地下截滲西壩、北壩和副壩，總長13.6 km。(2)回註工程包括三部分:王河河道由機滲井和人工滲井組成的河道地下回註工程，引水河道由機滲井和回註坑(尹家人工湖)組成的河道地下回註工程，以及由西閘、堆場閘和跨西橡膠壩組成的河道地表蓄水滲濾工程。其中，機械滲井是穿透整個含水層的濾管井，人工滲井滲渠是挖通地表弱透水層的井渠結合，回灌池是廢棄的礫石坑。(3)地下水開采工程由沿庫區分布的灌溉機井和水源井兩部分組成。(4)地下水監測系統由監測地下大壩防滲效果的測壓管和監測庫區地下水位和水質的監測井兩部分組成。
王河地下水庫是松散介質地下水庫的典型代表。它包含地下水庫的四個主要組成部分:地下截滲工程、地表水回灌工程、地下水開采工程和地下水監測系統。
4結論
以上對地下水庫的基本概念、分類、建設地下水庫的基本條件、地下水庫設計的理論框架進行了初步探討，並通過實例加深了對地下水庫基本概念和設計理論的理解。隨著地下水庫工程實踐的豐富，人們對地下水庫的認識將不斷加深，地下水庫的設計理論也將不斷豐富和完善。