水库坝址距武都镇4.0km，是已建成的武都引水一期和待建的二期灌溉工程的水源工程，主体工程上、下游围堰采用混凝土面板土石过水围堰。
上游土石过水围堰位于峡谷进口处，距坝轴线约108m，混凝土面板堰顶高程为586.0m，挡10年一遇（10月～次年5月）的枯期流量801m3/s。围堰顶宽12m，堰顶长237m，最大堰高21.2m，采用现浇砼和预制砼楔形板块作为过流面保护材料。截流戗堤布置于上游围堰的下游侧，作为上游围堰堰体的一部分。围堰下游侧设1:5的泄流陡槽段，再接6m宽的堰后平台，平台高程574.2m，在堰后平台坡脚部位设有两排旋喷桩，要求深入基岩0.5m，最大深度达到22m。平台以下部分边坡为1:1.5，采用现浇砼护坡，另在堰脚部位设置宽15m，厚度为2m的大块石串作为消能防冲区。围堰上游迎水面边坡为1:1.6，采用钢筋笼护坡、护脚。自溃式土石子堰设在砼面板土石围堰的上部，由于围堰的布置场地受限制，采用“披纱”形式。子堰顶高程594.4m，顶宽8m，挡2年一遇的全年流量1870m3/s，土石子堰设计边坡迎水面1:1.5，背水面1:2.0。
下游土石过水围堰位于坝轴线下游约220～280m处，两年一遇全年洪水相应的下泄流量为1242.1m3/s，下游围堰的设计挡水高程为574.4m，堰顶高程为576.0m，顶宽10m，堰顶最大堰高为6.4m，围堰轴线总长约152m，防渗线总长约190m，围堰迎水面边坡为1:1.5，背水面边坡为1:5，在围堰的上、下游面和顶面都采用钢筋混凝土面板护面，另外打排水孔满足透水需要，该面板厚度为1m。为保证围堰坡脚不受冲刷，在坡脚部位设置钢筋石笼防冲，防护范围为5m，厚度为1m。
围堰河段枯水期水面宽94m，水深2.0～4.5m。河床覆盖层厚7.5～20m，上部为alQ42卵砾石夹砂层，厚7.5～11m，不均匀系数为40，渗透系数K=2.9×10-2～8.1×10-1m／d，属强透水层，其中，3.5m以下为大孔层结构，即卵石粒径较大，并夹有砂层透镜体，N120重型动力触探测试，alQ41层上部N120锤击数为4～12／lOcm(3.5m以上为4～6击)。覆盖层下部为alQ41半胶结卵砾石层，渗透系数K=1.56×10-2，属强透水层，局部地段有架空结构。
下伏基岩为D25-4白云灰岩、D25白云岩、D26-1砾状灰岩、D26灰岩等，弱风化带厚3～16m。
据钻探资料，河床岩体中未发现岩溶洞穴，但岩体中发育有溶蚀裂缝，岩体透水率为q=5～29Lu ，弱透水～中等透水层，厚度24～40m，其底界高程530～560m。