復合土工膜防滲體結構由基面、復合土工膜、保護層、塊石（或砼）護坡共四層組成，現將各層設計分述如下：
基面設計為防止復合土工膜上鋪填土層順其表面滑動，增加保護層（包括護面）的穩定性，將上游鋪膜壩殼表面開挖成臺階段，每級高差為0.3m，水平寬根據坡比而定，斜坡設計為1 : 1.0，開挖成形后，將表面的磚、石塊及*根樹等清除干凈，并用拍板將表面打緊，平整。
復合設計根據的產品主要特能，結合周頭水庫的具體情況，設計選用WCD-1型二布一膜的復合土工膜。
保護設計復合土工膜的防滲效果取決于施工中和運行過程中塑料膜的完好程度，為了防止人畜踐踏，動植物破壞以及減少光熱作用，由于它們是高分子化纖聚合物，故應特別避免陽光的直接照射，所以復合土工膜上應鋪保護層。
保護層的顆粒直徑不能太大，否則會刺破復合土工膜，一般對保護層的顆粒直徑大小要按下式進行近似估算。
式中：d——保護層土料的顆粒直徑；
k——系數，本工程取k=5；
[σ]——復合土工膜的抗拉允許強度[σ]=5.5Mpa；
p——承受水頭，取P=0.1Mpa；
——復合土工膜厚度，取 =0.2mm（為塑膜厚度）。
將上述各數據代入上式得：
為了起見，要求實際土料顆粒直徑d不大于6mm，故本工程采用篩制的粉質粘土，其它要求與壩體土料填筑要求一樣。保護層取200mm，下面100mm用篩制土，上面100mm用非篩制土。對非篩制土，應挑出較大石塊等其它雜物[1]。
護面設計因為壩坡面是擋水建筑物，要承受風浪壓力，所以必須要有護面措施，本工程設計采用干砌大塊石護面。
護面塊石必須堅硬、密實、能長期耐風化，并有一定有重量個體，能夠承受風浪壓力及水流沖刷力的作用。
護面塊石的重量及Q及護面厚度參照《堤防工程設計規范》GB50286—98）中附錄D.3的方法確定。計算公式：
式中：Q——主要護面層護面塊石個體質量（t）
rb——人工塊石的重度（KN/m3） rb=24KN/m3
r——水的重度 r=10KN/m3
H——設計坡高 H=
KD——穩定系數，KD=5.5
t——塊石護面層厚度
n——護面塊石層數n=1
c——系數 c=1.4
m——斜坡坡度
經計算：Q=48kg，t=0.29m，取干砌塊石護面厚度t=0.3m。
為防止風浪水流將壩殼保護層粘土顆粒帶走，在塊石護面下鋪設厚度為0.1m的碎石（砂礫石）作墊層兼反濾層