現(xiàn)如今的水利工程是土工合成材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，水工結(jié)構(gòu)（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(diào)節(jié)水工結(jié)構(gòu)物與水之間的相互作用，增加水工結(jié)構(gòu)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(hù)。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(yīng)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(yīng)用
土工格柵對大堤本身或?qū)ζ浠A(chǔ)進(jìn)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(yán)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(jìn)行保護(hù)。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(fù)要比設(shè)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(yù)防土工膜的刺穿，可在其下方（需要時包括上方）鋪設(shè)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(yán)格的施工質(zhì)量控制措施以減少施工缺陷，并通過施工質(zhì)量檢測，發(fā)現(xiàn)缺陷并及時補(bǔ)修。
為了保護(hù)水工結(jié)構(gòu)物，經(jīng)常在土工膜后設(shè)置土工網(wǎng)或土工織物-土工網(wǎng)組成的排水系統(tǒng)進(jìn)行排水，滲漏的水被收集儲存并通過設(shè)置在大壩中或大壩后的導(dǎo)管排到水庫中。
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