Dòng biến lượng là thuật ngữ mô tả hiện tượng dòng chảy ổn định hoặc không ổn định có lưu lượng dọc theo chiều dòng chính thay đổi bởi sự gia nhập hoặc phân tán liên tục của dòng chảy bên. Có thể hiểu đơn giản, dòng biến lượng là dòng chảy chuyển động trong lòng dẫn mà lưu lượng thay đổi dọc theo chiều dòng chảy hay còn được gọi là dòng chất lỏng có lưu lượng thay đổi theo không gian. Các kênh dẫn tiếp nhận liên tục dòng chảy bên gia nhập dọc theo chiều dòng chính là một trường hợp của những kênh dẫn có dòng biến lượng. Các công trình thủy lực dạng này có thể kể đến như rãnh biên, máng thoát nước tràn ở bể bơi, kênh tiêu cắt dốc, máng thu nước mưa trên mái nhà, đường tràn ngang trên hệ thống công trình thủy lợi ở nơi xung yếu để bảo vệ bờ kênh, chống nước tràn bờ khi có sự cố hoặc những đoạn kênh cắt qua khe, rãnh tụ thủy và máng tràn bên tháo lũ của hồ chứa nước. Mặt cắt của kênh có thể có các dạng khác nhau, được thiết kế đối xứng hoặc không đối xứng phù hợp điều kiện địa hình hoặc yêu cầu thiết kế. Các dạng mặt cắt ngang hình chữ nhật và hình thang hoặc dạng hỗn hợp với các hệ số mái (m1, m2) là mặt cắt thường gặp đối với máng tràn bên tháo lũ ở các công trình hồ chứa hay các kênh dẫn, rãnh dọc... Dạng mặt cắt tam giác thường được thiết kế với các rãnh thu nước nhỏ và dạng bán nguyệt thường gặp ở các máng thu nước mưa trên mái nhà. Kênh dẫn hoặc rãnh dọc... thường có dạng lăng trụ ngoại trừ máng tràn bên tháo lũ có thể được thiết kế dạng phi lăng trụ.

Đường mặt nước tự do trên kênh có dòng biến lượng tăng dần theo chiều dòng chảy có thể có nhiều dạng khác nhau phụ thuộc vào tỷ số định lượng của các lực tác dụng và các điều kiện bên ngoài. Các thông số tác động đến dạng đường mặt nước có thể kể đến gồm: 1) Độ dốc đáy kênh (S0); 2) Độ nhám của kênh (n); 3) Lưu lượng gia nhập từ đoạn kênh thông thường phía thượng lưu (lưu lượng đầu kênh Q0); 4) Lưu lượng gia nhập của dòng chảy bên (Qℓ); 5) Hình thức nối tiếp sang đoạn kênh thông thường phía hạ lưu; và 6) Cấu tạo hình học của kênh.

Hiện nay, bằng các dạng phương trình dòng biến lượng ổn định có thể dễ dàng tính toán được đường mặt nước bằng phương pháp cộng trực tiếp. Khi tính toán thường giả định trạng thái chảy không đổi để không xảy ra hiện tượng nước nhảy nhưng trên thực tế nước nhảy có thể xảy ra trên các đoạn kênh. Ngoài ra vị trí điểm kiểm soát (điểm biên) làm căn cứ tính toán có thể thay đổi tùy thuộc từng điều kiện cụ thể nhưng chưa được chỉ ra đầy đủ gây khó khăn trong thiết kế. Bằng phương trình dòng biến lượng ổn định của Konovalov viết cho kênh lăng trụ, nghiên cứu đã thực hiện phân tích các dạng đường mặt nước trên kênh có lưu lượng gia nhập tăng dần theo chiều dòng chảy, đồng thời chỉ ra các điều kiện hình thành các dạng đường mặt nước và chế độ nối tiếp có thể có trên hệ thống nhằm xác định định tính dạng đường mặt nước trên kênh giúp các kỹ sư tư vấn dễ dàng hơn trong việc thiết kế loại công trình thủy lực này.

Bằng phương trình động lực (2) viết cho dòng biến lượng ổn định, các dạng đường mặt nước trên kênh lăng trụ có dòng chảy ổn định với lưu lượng tăng dần theo chiều dòng chảy được phân tích. Các dạng đường mặt nước có thể có 8 dạng ứng với trường hợp độ dốc đáy kênh là thoải, dốc lớn hoặc nằm ngang.

Các dạng đường mặt nước trên kênh lăng trụ có lưu lượng tăng dần theo chiều dòng chảy

Đường mặt nước trên kênh có dòng biến lượng có thể tồn tại các dạng chảy êm, chảy xiết kết hợp chế độ chuyển tiếp êm - êm, êm - xiết, xiết - xiết hoặc xiết - êm hình thành nước nhảy dọc kênh phụ thuộc điều kiện thủy lực cụ thể của từng trường hợp như thể hiện trên các. Thông thường, dòng chảy trong kênh có dòng biến lượng là dòng êm với dạng đường nước dâng hoặc hạ. Tuy nhiên nếu dòng gia nhập phía đầu kênh là dòng chảy xiết như dòng chảy sau cửa van điều tiết thì đường mặt nước có thể có dạng nước dâng chảy xiết.