水利工程中常用的土工膜大致分为三类：土工膜、加筋土工膜、复合土工膜。为了防止可能裂隙处产生管涌、坍坑，防渗土工膜应采用土工织物复合土工膜。《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》要求：“土石堤坝防渗土工膜厚度不得低于0.5mm，重要工程部位可以适当增加土工膜厚度，次要工程可以适当减小土工膜厚度，但不得小于0.3mm。”
    由于土工膜斜墙靠近上游坝坡，复合土工膜与坝体之间的摩擦系数一般小于坝体的内摩擦系数，因此需要计算校核复合土工膜与保护层、土工膜与支持层或坝体之间的抗滑稳定性。复合土工膜承受上游水压，使膜与膜后支持层之间产生较大的抗滑阻力，在正常挡水情况下，膜后抗滑稳定一般没有问题。在设计过程中复合土工膜同上层砂浆之间的稳定性计算是防渗结构设计重点。工膜防渗结构的安全分析可采用极限平衡法计算防护层的稳定性。堆石、干砌块石护坡、混凝土板组成的护坡都是透水性良好的护坡，这种情况下，水库水位消落时，保护层的浸润面也同时下降，因此无需考虑护面层反向渗透水压力。
    中小型水库的防渗结构大体上可以分为土工膜上垫层、下垫层、上垫层的防护层以及下垫层的支持层、排水排气设施等，下垫层材料可以采用土工格栅、粒土、土工网、土工织物等。