排水沟设计按照排水系统工程布局和工程标准，确定田间排水沟深度和间距，并分析计算各级排水沟道和建筑物的流量、水位、断面尺寸和工程量。
一般首先根据作物要求的地下水埋藏深度H和施工条件，初步确定排水农沟的深度，再确定相应的排水沟间距。由于排水地区的水文地质条件复杂，排水沟的深度和间距，需要通过试验资料和相近地区的成功经验分析选定。 排水沟设计流量设计流量分排涝流量和排演流量两种。
梯田区两端的排水沟，一般与坡面等高线正交布设，大致与梯田两端的道路同向。一般土质排水沟应分段设置跌水。排水沟纵断面可采取与梯田区大断面一致，以每台田面宽为一水平段，以每台田坎高为一跌水，在跌水处做好防冲措施（铺草皮或石方衬砌）
在抽水排涝情况下，承泄水泵排水的排水沟段，或通过小块洼地的排水沟段，允许筑堤束水，使沟内水位高于两侧田面高程。 排水沟的断面尺寸通过水力计算确定。先选择排水沟底的纵向坡降、横断面的边坡系数及沟床的糙率。排水沟边坡由于有地下水逸出，容易坍塌，因而常采用较缓的边坡。由于排涝历时短，沟坡容易长草，沟床糙率大，因而耐冲能力强，可以选用较陡的纵向坡降。
