包括确定渠道设计流量（见渠道流量）、拟定纵横断面结构形式及尺寸、计算土石方工程量等项内容。

渠道纵、横断面一般应满足：渠道不产生冲刷和淤积，或在一定时段内能基本达到冲淤平衡；对渠道输水能力的要求；对渠道水位和水深的要求以及综合利用对渠道的特殊要求。渠道纵、横断面设计是相互联系的，设计时往往要交叉进行、反复计算和比较。

任务是选择出合理的横断面结构形式，并通过水力学计算确定其基本尺寸。其结构有三种基本形式：

挖方渠道 当沿渠道地面高程高于设计水位，而又不需开挖隧洞或修建涵管时修建挖方渠道。这种渠道应特别注意处理边坡排水，以防止塌坡。边坡系数m用通过土工试验和稳定分析计算或根据经验确定。挖方深度小于5米的土质渠道，边坡系数一般为1.0～2.0。为了提高边坡稳定性，并便于施工管理，每隔3～5米应设置一道平台，平台内侧还应修建排水沟。

填方渠道 当渠底高程高于地面高程时，可采用填方渠道。设计时，应特别注意防止滑坡和渗漏问题。填方高度大于5～8米时，应按土坝要求进行稳定分析，设置必要的反滤排水设施。填方渠道均应预留沉陷高度，最高水位至堤顶应有一定的安全超高，堤顶也要有足够的宽度，以便管理养护。

半挖半填渠道 当沿渠线地面高程介于渠底与设计水位之间时，可采用半挖半填的渠道断面。这种渠道的挖、填方量如大致相抵，能就近挖土填筑，工程量可大大减少。因此，只要地形条件和水位控制条件允许，各级渠道均应优先考虑采用这种结构形式。在山丘地区斜坡上修建的半挖半填渠道，其填方基础应做成阶梯形，填方外坡坡脚应设反滤层排水，增强边坡稳定。

当拟定出横断面结构形式，并且选定渠道坡降、边坡系数、糙率等参数后，即可根据设计流量进行水力学计算，确定渠底宽度和渠道水深。渠道水力学计算一般采用谢才公式。

主要内容包括确定：沿渠线的地面线；渠道设计水位线；最低水位线；渠底线和渠顶线；分水口及渠系建筑物位置等。

渠道设计水位（hd）的确定为了满足自流灌溉要求，渠道应具有足够的水位。设计水位是根据受灌土地上控制点处地面高程及由渠道输水到此点所需的水头损失计算而得。

渠道纵断面示意图

渠道水位衔接 分下列三种情况：①断面变化时的水位衔接：渠道沿程分水后流量减小，相应的过水断面和渠道坡降也将有所改变，为使水位得到衔接，在变化处设置一定的建筑物或用渐变段连接；②遇有特殊地形的水位衔接：当遇到地面坡度较陡或有集中落差时，可考虑设置跌水或陡坡等衔接建筑物；当渠道需要穿山越沟（河）时，则应修建隧洞、渡槽等交叉建筑物；③上、下级渠道的水位衔接：上一级渠道向下一级渠道配水时，分水口处的水位衔接可有两种处理方式：一种是设置节制闸，抬高上一级渠道水位，使下一级渠道能取得应有的流量；另一种是降低下一级渠道水闸后的渠底高程，以便获取较大的过闸水头，得到足够的过闸流量。

渠道纵断面图的绘制 如图所示，在纵断面图上绘出：沿渠地面高程线、渠道设计水位和最低水位线，渠道堤顶高程线和建筑物位置。