ที่เขื่อนเก็บกักน้ำทุกแห่งจะต้องสร้างอาคารประกอบไว้เพื่อให้ทำหน้าที่ควบคุมระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำไม่ให้สูงจนล้มข้ามสันเขื่อน เพื่อระบายน้ำออกจากอ่างเก็บน้ำเข้าสู่คลองส่งน้ำที่เชื่อมกับตัวเขื่อนโดยตรง นอกจากนี้บางแห่งอาจจะมีอาคารระบายน้ำลงสู่ลำน้ำอีกด้วย ดังต่อไปนี้
ก. อาคารระบายน้ำล้น สำหรับควบคุมระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำไม่ให้สูงจนล้นข้ามสันเขื่อน เมื่อน้ำในอ่างเก็บน้ำถูกเก็บน้ำไว้ถึงระดับที่ต้องการแล้ว หากว่ายังมีฝนตก หรือมีน้ำไหลลงมาอีก ก็จะถูกระบายทิ้งไปทางด้านท้ายเขื่อนผ่านอาคารระบายน้ำล้นนี้ อาคารระบายน้ำล้นดังกล่าวจึงจำเป็นจะต้องสร้างควบคู่ไปกับเขื่อนเก็บน้ำทุกแห่ง ไม่ว่าจะเป็นเขื่อนดินหรือเขื่อนคอนกรีต
อาคารระบายน้ำล้นโดยส่วนใหญ่ จะสร้างเป็นอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก อาจสร้างอยู่ที่ตัวเขื่อนและเป็นส่วนหนึ่งของเขื่อนที่น้ำสามารถไหลล้นข้ามได้ ซึ่งเหมาะที่จะสร้างกับเขื่อนคอนกรีตประเภทต้านแรงดันน้ำด้วยน้ำหนักและเขื่อนดิน อาคารระบายน้ำล้นอาจเป็นอาคารที่สร้างแยกไปต่างหากที่บริเวณปลายเขื่อนข้างใดข้างหนึ่งที่เหมาะสม ซึ่งเหมาะที่จะสร้างกับเขื่อนคอนกรีตรูปโค้งและเขื่อนดินทั่วไป หรืออาจสร้างเป็นอาคารแบบท่อลอดใต้ตัวเขื่อน โดยมีปล่องรับน้ำเข้าทางด้านอ่างเก็บน้ำ ซึ่งเหมาะสำหรับงานเขื่อนดินที่เก็บกักน้ำไว้ไม่สูงมากนัก
การจะเลือกสร้างอาคารระบายน้ำล้นที่บริเวณใดและในลักษณะใดนั้น ต้องพิจารณาให้เหมาะสมกับสภาพภูมิประเทศให้เหมาะสมกับสภาพของฐานราก และปริมาณน้ำที่ต้องระบายออก ตลอดจนสภาพของลำน้ำซึ่งจะรับน้ำที่ล้นออกมานั้น โดยทั่วไปแล้ว ขนาดของอาคารระบายน้ำล้นจะต้องขึ้นอยู่กับอัตราของปริมาณน้ำที่คาดว่าจะไหลลงมายังอ่างเก็บน้ำมากที่สุดในขณะที่น้ำในอ่างเก็บน้ำสูงถึงระดับที่ต้องการแล้ว ซึ่งจะต้องคำนวณหาขนาดของช่องเปิดที่จะให้น้ำล้นมีความยาวมากพอ สำหรับการระบายน้ำจำนวนมากดังกล่าวไปได้ โดยที่ความสูงของน้ำซึ่งขึ้นสูงกว่าสันอาคารระบายน้ำล้นนั้น จะต้องไม่มากเกินไปกว่าระดับที่กำหนดไว้ให้ต่ำกว่าระดับสันเขื่อนนั้น ในกรณีนี้จะใช้สูตรสำหรับคำนวณเหมือนกับสูตรที่ใช้คำนวณหาขนาดความยาวของฝาย ดังที่ได้กล่าวมาแล้วในเรื่อง "ฝาย"
ที่ช่องระบายน้ำของอาคารระบายน้ำล้นอาจจะสร้างเป็นแบบที่มีบานประตูเปิดและปิดสำหรับบังคับน้ำ หรือเป็นแบบให้น้ำไหลล้นข้ามไปได้อย่างอิสระตามความเหมาะสม ส่วนที่ต่อจากช่องระบายน้ำจะสร้างเป็นทางน้ำเพื่อบังคับน้ำให้ไหลพุ่งลงไปยังอ่างรับน้ำที่อยู่เบื้องล่าง น้ำที่ไหลลงมาอย่างรวดเร็วนั้นจะพุ่งเข้าชนแท่งคอนกรีตที่สร้างขวางไว้เป็นระยะๆในอ่างรับน้ำ ทำให้น้ำเกิดการกระจายตัว และกระทบกระแทกกันเองจนปั่นป่วนเป็นเหตุให้พลังงานที่มีมาก เนื่องจากน้ำที่ไหลลงมาอย่างรวดเร็วนั้นสูญหายหมดไปในอ่างรับน้ำ แล้วน้ำจึงไหลต่อไปตามทางน้ำที่ขุดขึ้นตามลำน้ำธรรมชาติโดยไม่เกิดการกัดเซาะ
ข. ท่อปากคลองส่งน้ำ ในกรณีที่ต้องส่งน้ำจากอ่างเก็บน้ำเข้าคลองส่งน้ำโดยตรง จะต้องสร้างอาคารที่ตัวเขื่อน เพื่อนำน้ำผ่านเขื่อนไปยังคลองส่งน้ำ ลักษณะของอาคารจะเป็นท่อคอนกรีตเสริมเหล็ก หรือท่อเหล็กสร้างผ่านตัวเขื่อน โดยปลายท่อด้านหน้าเขื่อนซึ่งรับน้ำเข้า จะอยู่ที่ระดับน้ำต่ำสุด ที่ต้องการระบายออกไปจากอ่างเก็บน้ำ และที่บริเวณปากทางเข้านี้จะติดตั้งบานประตูสำหรับควบคุมน้ำไว้ ส่วนปลายท่อด้านท้ายเขื่อนจะอยู่ในแนวต่ำกว่าปากทางน้ำเข้าด้านหน้าเขื่อนเล็กน้อย และเชื่อมกับอ่างรับน้ำสำหรับกำจัดพลังงานที่เกิดจากน้ำไหลให้หมดไปก่อน แล้วจึงไหลเข้าคลองส่งน้ำ ซึ่งเชื่อมต่อกับอ่างรับน้ำนั้น สำหรับอ่างเก็บน้ำที่มีความลึกมาก และต้องสร้างท่อปากคลองส่งน้ำที่มีขนาดใหญ่ มักจะนิยมติดตั้งบานประตูบังคับน้ำแบบรับแรงดันน้ำสูงไว้ที่ปลายท่อ โดยเปิดและปิดด้วยระบบไฮดรอลิกตามความเหมาะสม
ค. ท่อระบายน้ำลงลำน้ำท้ายเขื่อน และท่อระบายน้ำไปหมุนกังหัน ท่อระบายน้ำจากอ่างเก็บน้ำนอกเหนือจากท่อปากคลองส่งน้ำ จะสร้างไว้ที่เขื่อนเก็บกักน้ำซึ่งต้องการระบายน้ำลงสู่ลำน้ำเพื่อการชลประทาน โดยเขื่อนทดน้ำที่สร้างอยู่ทางตอนล่างหรือเพื่อระบายน้ำไปหมุนกังหันเพื่อการผลิตพลังงานไฟฟ้า
อาคารท่อระบายน้ำลงลำน้ำท้ายเขื่อน ส่วนใหญ่จะมีลักษณะคล้ายกับท่อปากคลองส่งน้ำ เพียงแต่ปลายท่อจะพุ่งดิ่งลงไปในแนวต่ำจนเกือบถึงท้องลำน้ำเท่านั้น
ส่วนท่อระบายน้ำไปหมุนกังหัน จะเป็นท่อระบายน้ำอีกแห่งหนึ่ง โดยมีปากทางเข้าท่ออยู่ในระดับสูง แล้วอาจสร้างลอดใต้ตัวเขื่อน หรือสร้างเป็นท่อไว้ในบริเวณที่เหมาะสมตรงไปยังโรงไฟฟ้า ซึ่งติดตั้งกังหันน้ำที่อยู่ทางท้ายเขื่อนนั้น
