当管流中各运动要素均不随时间变化，则称为有压管道恒定流。2100433B

管道非恒定流的水力要素如断面平均流速(V)、平均压强（p）等均为时间（t)和沿流程的距离(s)的函数：根据流体质量守恒和动量原理，同时计及流体的可压缩性和管壁材料的弹性时，管道截面积（A）和流体密度也是时间（t)和距离（s）的函数：

可以导出管道非恒定流的基本微分方程如图。

式中，g为重力加速度；α为管道轴线与水平面的夹角；λ为沿程水头损失系数：D为管道直径。

对于棱柱体管道和可压缩性较小的流体（例如水），并引入水击波速（a），连续方程可化为方程（3）

从运动方程、连续方程出发，经过不同程度的简化，可以得出不同的管道非恒定流计算方法。常见的方法有解析法、图解法、特征线法、隐式差分法、线性分析法等目前最常用的方法是特征线法，它把连续方程和运动方程这一组双曲型拟线性偏微分方程变换成四个全微分方程，然后沿特征线积分，离散为有限差分的形式，用规定时间间隔的方法，通过计算机进行求解。

管道非恒定流分析计算广泛用于水利水电、灌溉供水、能源化工、液压传动等工程中。例如：水电站、泵站的有压输水系统，供水管网，火、核电站的冷却水系统，化工流体、天然气和石油输运管路，液压装置，管路系统等 。

有压管道中液体流速急剧变化时引起管内液体压强大幅度波动的非恒定流现象称为水击或水锤。管道系统中阀门的快速关闭及开启，供水系统中水泵的突然停机或起动，以及水电站机组负荷变化使水轮机导水叶迅速启闭等，都会在管道系统中产生水击。水击可能导致管道系统振动、噪声和空化，甚至使管道严重变形、压瘪或爆裂。水电站压力引水道较长时，常在引水道未修建调压室，以减少水击的强度和作用范围。水轮机组引用流量变化时，除了在压力管道中发生水击外，引水道-调压室系统中还产生水体振荡，这种非恒定流现象常称为涌浪。运动要素变化快、幅值大、流体和管壁的弹性影响显著是水击与涌浪的主要区别 。

对河口潮汐水流及平原洪泛区洪水演进，除需了解沿主流方向的流速及水深外，尚需研究横向水流扩散、回流及两岸淹没范围和水深等，因此需按二维渐变不恒定流方程组用有限元等数值计算法求解。

二维不恒定流方程组中的动量方程的离散一般采用高分辨率和高稳定性的特征分裂格式，用有限元等数值计算求解。

二维不恒定流计算所需资料，除与一维计算相同者外，还需知道其初边值条件的横向分布。水工模型试验也是解决二维不恒定流的有效方法。

三维不恒定流计算也在研究探索中，工程实践中尚未应用。 2100433B