Startpunt voor de ontwerpcyclus is een veiligheidsopgave, bijvoorbeeld als de periodieke beoordeling van een dijktraject laat zien dat het traject niet aan de gestelde eisen voldoet (zie hoofdstuk 5). Maatregelen om het overstromingsrisico te verkleinen zijn op veel verschillende schaalniveaus mogelijk. Allereerst is een keuze van de oplossingsrichting nodig, bijvoorbeeld:

• Verlaging van de hydraulische belasting door bijvoorbeeld rivierverruiming.
• Vergroting van de sterkte door dijkverbetering.
• Gevolgbeperkende maatregelen, bijvoorbeeld door de evacuatiefractie onderbouwd te verhogen.

Het ontwikkelen van een pakket maatregelen om weer te voldoen aan de gestelde veiligheidseisen wordt hier ontwerpen genoemd. Het ontwerp moet niet alleen een oplossing zijn voor de veiligheidsopgave volgend uit de Waterwet, maar ook voldoen aan andere wet- en regelgeving. Denk daarbij aan wetten en regels met betrekking tot natuur, cultuurhistorie, archeologie en landschap, maar ook aan inpassing van bestaande infrastructuur en bebouwing. Daarnaast moet een ontwerp voldoen aan allerlei maatschappelijke criteria, zoals bijvoorbeeld minimale kosten en minimale omgevingshinder tijdens de uitvoering. Onder ontwerpen wordt zowel het creatieve proces voor het genereren van passende oplossingen (design) als de technische uitwerking van deze oplossingen (engineering) verstaan.

Er bestaan grote overeenkomsten tussen de beoordeling en het ontwerp van waterkeringen voor het aspect waterveiligheid. Ontwerpen volgt grotendeels dezelfde systematiek als beoordelen. Verschil is dat bij ontwerpen rekening wordt gehouden met (mogelijke) ontwikkelingen tijdens de beoogde levensduur, terwijl het bij beoordelen gaat om het veel beter bekende hier en nu. Zo kunnen hydraulische belastingen toenemen door klimaatveranderingen, en kan bodemdaling een rol spelen. Bij het ontwerp spelen daarnaast gebruikers- en omgevingseisen een belangrijke rol.

Het ontwerp komt tot stand door cyclisch van grof naar fijn te werken: van een schetsontwerp (SO) dat vooral dient om de oplossingsrichting te bepalen naar een voorontwerp (VO) dat duidelijkheid geeft over de hoofdafmetingen en de inpassing en voldoende inzicht in de kosten om een voorkeur te kunnen bepalen. Daarna volgt een definitief ontwerp of detailontwerp (DO) dat nauwkeurig aangeeft wat precies gebouwd wordt. Een uitvoeringsontwerp (UO) beschrijft vervolgens hoe de stappen van aanleg verlopen. Het ontwerp van maatregelen voor verbetering van een waterkering behelst een breed scala aan activiteiten: eisen en wensen inventariseren, gegevens verzamelen en analyseren, alternatieven en varianten ontwikkelen en afwegen, communiceren over de voor- en nadelen met de belanghebbende partijen, een voorkeursalternatief uitwerken, (constructie)onderdelen dimensioneren, vergunningen voor de aanleg aanvragen en besluiten over financiering en aanleg. Zoals is te zien in onderstaande figuur van het cyclisch ontwerpproces komen de woorden specificatie, analyse en verificatie steeds terug. Dit gebeurt in iedere ontwerpstap op een bijpassend abstractieniveau. Uiteindelijk resulteert dit in de eindoplossing waarbij steeds weer geverifieerd wordt of de onderdelen van de oplossing voldoen aan de wettelijke eisen, technische eisen en de eisen en wensen van de gebruiker.

Onderstaande figuur geeft schematisch het ontwerpproces weer dat kenmerkend is voor verbetering van waterkeringen. In de praktijk zijn er mogelijkheden om het ontwerpproces zo in te richten dat het past bij het specifieke traject, de omvang van het waterkeringsprobleem, de verschillende belanghebbenden en de potentiële projecten die meegekoppeld kunnen worden.

De eisen en wensen voor een ontwerp zijn in de praktijk heel divers. Zo moet een ontwerp niet alleen voldoen aan de eisen uit de Waterwet, maar ook aan omgevingseisen, zoals voor een weg op de kering en bebouwingen op en nabij de kering. Door de opgave voor de waterveiligheid te

Combineren met andere gewenste ontwikkelingen in het gebied is vaak meerwaarde te creëren. Ook beheer en onderhoud stellen eisen aan het ontwerp. Daarvoor is het van belang de gehele levenscyclus van de maatregel in beschouwing te nemen.