El diseño del drenaje puede incluir canales abiertos o cerrados, alcantarillas, estanques de detención y otros métodos para controlar las aguas pluviales mientras se protege el suelo. Como rama de la ingeniería civil, el diseño de drenaje generalmente se requiere en todos los proyectos de construcción públicos y privados para administrar el flujo de agua como protección contra inundaciones. Los jardineros de traspatio también pueden utilizar el diseño de drenaje cuando construyen un sistema de riego.
Las cuencas de detención o recarga abordan el daño potencial a la tierra, la propiedad y la calidad del agua. Estas cuencas retienen la escorrentía de las tormentas y permiten que se filtre lentamente en la tierra en lugar de precipitarse río abajo. El diseño del drenaje de la cuenca de detención generalmente usa estudios sobre la precipitación anual para determinar el tamaño del estanque y la cantidad de agua que necesita recolectar. Estas cuencas no solo ayudan a controlar las inundaciones, sino que también pueden prevenir la erosión del suelo y el movimiento de sedimentos que podrían contaminar arroyos y ríos.
Los sistemas de drenaje cerrados suelen aparecer en áreas urbanas densamente pobladas. Las alcantarillas subterráneas y las tuberías de agua llevan el agua de lluvia y las aguas residuales a las instalaciones para su tratamiento. Los dispositivos de drenaje están integrados en aceras y canaletas para manejar la escorrentía de las tormentas mientras mantienen las calles despejadas para su uso. Algunos planes de diseño de drenaje utilizan rejillas integradas en el pavimento para manejar el agua.
Los planes de drenaje de carreteras en áreas rurales buscan formas de desviar el agua del pavimento para mejorar la visibilidad y la seguridad de los automovilistas. Los sistemas de drenaje pueden construirse en la mediana o mediante presas de tierra en los bordes de las carreteras. Estas presas forman un canalón natural para recoger el agua superficial hasta que se filtra en el suelo.
Las zanjas abiertas adyacentes a las carreteras representan otra forma de diseño de drenaje utilizado por los ingenieros de carreteras. Estas zanjas pueden desviar el agua de la carretera hacia humedales o campos abiertos, y pueden estabilizarse con diversos materiales. Los canales pueden estar revestidos con vegetación o cemento, y generalmente se desea en pendientes donde podría ocurrir erosión.
Los estándares de diseño tienen como objetivo evitar el hidroplaneo en las carreteras de charcos de agua estancada. Los ingenieros determinan la cantidad de salpicaduras que pueden ocurrir durante la temporada de lluvias y cómo afectan la visibilidad y la seguridad del conductor. La velocidad promedio en varias partes de la carretera podría usarse en los planes de diseño de drenaje. Los ingenieros utilizan fórmulas matemáticas para determinar el grado de la calzada mientras preparan los planes de drenaje.
El diseño del drenaje generalmente requiere estudios de hidrología utilizando modelos de computadora para medir las cantidades de lluvia. Los ingenieros utilizan estudios de flujo para determinar la velocidad en el flujo máximo y la profundidad del agua. Se pueden usar fórmulas para determinar el diámetro de la tubería o el tamaño de la alcantarilla para manejar el agua de lluvia esperada. Algunas regiones emplean diferentes estándares para condiciones de inundación de 10, 50 y 100 años al observar los registros históricos.