現(xiàn)如今的水利工程是土工合成材料的主要應用領域之一，水工結構（大壩和渠道等）與水相互作用，而水是自然環(huán)境中最具破壞力的因素之一。土工合成材料的使用可以減弱或調節(jié)水工結構物與水之間的相互作用，增加水工結構物的穩(wěn)定性，延長其使用壽命。
土工合成材料在水利工程中主要有以下用途：大壩與渠道防滲。利用土工膜減小或阻止水的滲透。河道與渠道防護。用土工膜減緩或阻止流水的侵蝕。大壩與大堤的排水與反濾。應用土工織物或土工網(wǎng)提供堤壩的排水路徑，土工織物的過濾作用可阻止土顆粒的流失。
江河大堤的加筋。應用
土工格柵對大堤本身或對其基礎進行加固。土工膜幾乎不透水，經(jīng)常被用在大壩的迎水面上以形成水力屏障。除了新建大壩采用土工膜防滲外，外貼土工膜是滲漏嚴重的舊混凝土大壩除險加固的有效手段。
土工膜可直接暴露在外，也可采用諸如混凝土板覆蓋進行保護。裸露型的土工膜會因紫外線引起的降解作用而縮短壽命，但用裸露土工膜修復要比設置覆蓋型土工膜容易得多。被覆蓋的土工膜容易損壞，比如被堅硬材料刺穿。
為了預防土工膜的刺穿，可在其下方（需要時包括上方）鋪設一層土工織物作為緩沖襯墊。土工膜的滲漏主要發(fā)生在存在缺陷的接縫處和被刺穿的孔洞處，因此必須通過嚴格的施工質量控制措施以減少施工缺陷，并通過施工質量檢測，發(fā)現(xiàn)缺陷并及時補修。
為了保護水工結構物，經(jīng)常在土工膜后設置土工網(wǎng)或土工織物-土工網(wǎng)組成的排水系統(tǒng)進行排水，滲漏的水被收集儲存并通過設置在大壩中或大壩后的導管排到水庫中。
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