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 。