排水管道设计水头是指水流通过管道时所产生的压力差，也可以理解为水流的高度差。在排水系统设计中，水头是一个重要的参数，它直接影响着排水管道的流量和流速。
在排水系统设计中，水头的计算通常分为两种情况：自由流和压力流。
自由流是指水流在管道中没有受到外界压力的影响，只受到重力的作用。在自由流情况下，水头的计算可以通过伯努利方程来进行。伯努利方程是流体力学中的一个基本方程，它描述了流体在不同位置的压力、速度和高度之间的关系。
伯努利方程可以表示为：
P1/ρ V1^2/2g Z1 = P2/ρ V2^2/2g Z2
其中，P1和P2分别为两个位置的压力，ρ为流体的密度，V1和V2分别为两个位置的流速，g为重力加速度，Z1和Z2分别为两个位置的高度。
在自由流情况下，通常假设管道中的流速是均匀的，即V1=V2=V。此时，伯努利方程可以简化为：
P1/ρ V^2/2g Z1 = P2/ρ V^2/2g Z2
化简后得到：
P1 - P2 = ρg(Z2 - Z1)
这个方程表示了水头的计算公式。其中，P1和P2分别为两个位置的压力，ρ为流体的密度，g为重力加速度，Z1和Z2分别为两个位置的高度。
压力流是指水流在管道中受到外界压力的影响，除了重力的作用外，还受到其他压力的作用。在压力流情况下，水头的计算需要考虑到管道中的压力损失。
压力损失是指水流通过管道时由于摩擦、弯头、阀门等因素而产生的能量损失。压力损失可以通过达西公式来计算。达西公式是流体力学中常用的计算压力损失的公式，它可以表示为：
ΔP = f(L/D)(V^2/2g)
其中，ΔP为压力损失，f为摩擦系数，L为管道长度，D为管道直径，V为流速，g为重力加速度。
在压力流情况下，水头的计算公式可以表示为：
P1/ρ V1^2/2g Z1 ΔP = P2/ρ V2^2/2g Z2
化简后得到：
P1 - P2 = ρg(Z2 - Z1) - ΔP
这个方程表示了水头的计算公式。其中，P1和P2分别为两个位置的压力，ρ为流体的密度，g为重力加速度，Z1和Z2分别为两个位置的高度，ΔP为压力损失。
在排水管道设计中，水头的计算是一个复杂的过程，需要考虑到多种因素，如管道材料、管道直径、流速、压力损失等。合理的水头设计可以保证排水系统的正常运行，提高排水效率。因此，在进行排水管道设计时，需要仔细计算和分析水头，确保设计的合理性和可靠性。