龙王沟水库工程的主要目的是解决当地村民农业用水难问题，对该地区脱贫致富具有十分重要的意义，并且是一座以农业灌溉为主，兼有水产养殖、改善河道内生态环境等一系列综合效益的水利工程。本论文结合目前正在建设的青海省乐都区龙王沟水库工程项目的实际情况，以实际工程案例作为论文来源，在对流域的自然地理，水文气候特征，工程地质及水文地质分析的基础上，根据工程目标任务，对水资源供需进行了分析；通过水库调节计算、调洪演算得到水库的特征水位及特征库容；完成了枢纽总体布置，对坝型方案进行了比选，确定选用重力坝方案；对重力坝进行剖面设计，并通过大型有限元分析程序计算重力坝的应力分布以及稳定分析；最后对非溢流坝断面进行了优化设计研究，以坝体断面面积最小为目标函数建立优化模型，采用ANSYS软件对设计洪水位与校核洪水位两种工况进行了断面优化,实现了参数化建模、施加荷载和求解的过程，程序自动执行和控制优化过程，并给出优化后的结果，并分析了最优方案的主要控制指标。采用ANSYS软件进行坝体优化设计对于提高重力坝设计水平，充分发挥坝料的作用，降低工程造价具有重要的实际意义。