渠槽中具有自由表面的水流。天然河流、人工渠道、具有自由水面的地下河以及管道内非满管的流动都属于明槽水流运动。自由表面作为因变量随水力学参数和流态而变化。天然河道中的水流特性是很不规则的。水流运动常伴有泥沙的输移及河床的冲淤。人工渠道类型很多，如运河、灌渠、电站引水明渠、渡槽、溢洪道、陡槽、跌水等等，它们的兴建和管理都要进行水力计算，以达到既经济又安全的目的。

渠道的形状，可分为棱柱形和非棱柱形。棱柱形渠道是指断面形状沿程不变，底坡为常数，否则为非棱柱形渠道。明槽中的水流，根据其空间点的运动要素是否随时间变化，分为恒定流与非恒定流。根据其运动要素是否随流程变化，分为均匀流和非均匀流。非均匀流，又分为渐变流和急变流。均匀流一般都属于恒定流；非均匀流有恒定流，也有非恒定流。自然界的大多数水流从长时间看都带有非恒定流性质。但大量的水力学问题因随时间变化慢，故可按恒定流处理，这样可使问题简化。

实际水流由于粘滞性的存在，流动有层流和紊流之分。层流和紊流可用雷诺数R_e＝VL/ν来判别。V为流速；L为水力半径；ν为运动粘滞系数。当R_e＜500时为层流，R_e＞2300时为紊流，两数之间为过渡区。重力对流态的影响可用弗劳德数判断。h为水深，当F_r＜1时为缓流；F_r＞1时为急流；F_r＝1时为临界流。临界流的比能最小。

明槽水流受固体边界的制约，不同的边界体形可使水流千变万化。但水流又有其一定的规律性，水流的规律最主要的是流量的连续性，运动能量守恒和动量守恒。任取一个渠段，流入的流量和流出的流量之差ΔQ必然造成该渠段内水位的涨落，以满足水量的平衡。恒定流时，ΔQ等于零，水面不变，这时流经各断面的流量相等，于是可写出流量的连续方程：

Q＝A₁V₁＝A₂V₂＝……

A为过水断面积；V为断面平均流速；下标1，2……表示不同断面。

表示单位重量液体能量的伯诺里方程为：

明槽水流

式中所用符号如图所示。水头损失h_w包括边界变化所引起的局部水头损失和边界摩阻导致的沿程水头损失。各种局部损失都与流速水头成正比，可写作：h_j＝ζ，沿程水头损失h_f一般均用谢才公式来计算（见水头损失）。

明槽水流的能量方程示意图

明槽恒定渐变流的水面线，根据不同的底坡和流态可分为十二种形式，可以通过计算确定。

水面线的连结与流态密切有关，特别要注意水流过坝、跌水、水跃、挑流消能等缓流与急流间互相转化时的水面线连结问题，还要注意突然扩散段所具有的回流区。对高速水流要特别注意，它有很大的破坏力（空蚀，冲刷，动水压力等），水面还伴随有掺气现象，有时会出现冲击波使水流溢出渠槽。

明槽渐变非恒定流的实际问题也很多，如电站日调节流量引起下游水位涨落，洪水预报等，由于加入了时间参数，使问题大为复杂化，圣维南方程组是表达这类流动现象的基本方程。

急变非恒定流问题如溃坝洪水、海啸、水库岸边滑坡激起的涌浪等问题的研究也正在开展。