水洞沟遗址的发现和发掘，与一位普通老百姓张梓所开的“张三小店”有着密切的关系。1923年6月，42岁的法国著名地质学家、古生物学家德日进与桑志华从天津联袂北上，在磴口附近东渡黄河，然后又傍黄河右岸向南抵横城，到达水洞沟，住在水洞沟“张三小店”，开始了对中国旧石器时代考古有着划时代意义的水洞沟文化遗址的发现和发掘。“张三”名张梓，灵武水洞沟人，兄弟4人，因排行老三，故人称他为张三，称他开的小店叫“张三小店”。“

张三小店”原为张梓的父亲所开的车马店，有上房、配房、客房及马棚，羊圈等，颇具规模。德日进和桑志华住在“张三小店”发现和发掘了第一地点，随后又发现和发掘了4个地点。共发掘出300公斤以上的石器和一些动物化石，从而使水洞沟成为中国旧石器时代晚期最具代表性的文化遗址之一，确定了水洞沟在东、西方旧石器文化对比研究中所占有的极其重要的地位。 据调查，在20世纪20年代，水洞沟遗址所在地区几无人烟，西距水洞沟十几公里的临河镇石坝村也不过四五户人家，“张三小店”可能是水洞沟唯一的现代人工建筑。在这个小店里，在张三夫妇的友好接待和配合下，德日进和桑志华在水洞沟揭开了中国旧石器时代考古的新篇章，完成了推翻西方学者认为“中国没有旧石器时代文化”论断的伟大创举，张三和“张三小店”同德日进、桑志华一齐载入了发现和发掘水洞沟古人类文化遗址的史册。 “张三小店”包括马棚、羊圈等其它附属建筑，店内家具、设施均根据健在的张三妻弟赵龙老人的口碑资料进行布置，恢复了原貌。在“张三小店”门前塑有德日进、桑志华、张梓胸像，树立有中英文对照的《重建张三小店碑记》；在小店中标有的日进、桑志华住房、张梓夫妇住房及店房、厨房、马棚、羊圈及临时存放发掘石器的地点等标示牌。重建后的“张三小店”，是水洞沟遗址核心区唯一的一处宁夏近代农村建筑，其所有展示的内容，不仅对水洞沟文化遗址的发现提供形象的历史场景，而且也是对宁夏农村民居建筑的一种恢复和保存，具有很高的历史价值和游览观赏价值。