هیدرولیک در واقع علم شناخت مکانیک سیالات در حال حرکت و سکون می‌باشد که انواع تغییر شکل‌ها بر اثر تنش‌های وارده و شرایط مرزی سیال را بررسی می‌کند.
این یک تعریف بسیار کلی از این علم می‌باشد، اما اگر تعریف کاربردی تری را بخواهیم اریه دهیم باید گفت که هیدرولیک به بررسی رفتار جریان در مجاری و کانال‌های باز می‌پردازد، چرا که در جریان‌های تحت فشار به عنوان مثال سرعت سیال به شرط ثابت ماندن سطح مقطع حتی با وجود شیب دار بودن کانال بسته ثابت باقی می‌ماند اما سرعت سیال در کانال باز به پارامترهای گوناگونی بستگی دارد از جمله: شیب طولی مجرا، مساحت و شکل مقطع و زبری جدار مقطع.
لذا محاسبات انجام شده در طراحی سازه‌های کانال‌های باز از پیچیدگی‌های بیشتری نسبت به جریان تحت فشار برخوردار می‌باشد. به همین دلیل در پروژه‌های عظیم طراحی سازه‌های هیدرولیکی معمولا سازه ابتدا به صورت ماکت یا مدل کوچک شده در آزمایشگاه‌های هیدرولیکی ساخته می‌شود و مطالعات و تحقیقات تجربی فراوانی بر روی مدل سازی جریان در این سازه‌ها انجام می‌گیرد تا اطمینان بیشتری از محاسبات انجام گرفته حاصل شود.
می توان بحث‌های که هیدرولیک کانال‌های باز به آن‌ها می‌پردازد را به صورت زیر عنوان کرد:
- بررسی روش‌های مختلف انتقال آب به منظور آبیاری و...
- استفاده از پتانسیل‌های مختلف نیروی ثقل برای انتقال آب به شیوه دلخواه در کانال‌های باز.
- محاسبه، طراحی و اجرای انواع مختلف کانال‌ها و سازه‌های هیدرولیکی مختلف.
- بررسی و تبیین عملکرد و قوانین حاکم بر سازه‌های مختلف هیدرولیکی.
- مطالعه و بررسی روش‌های مختلف کنترل سیلاب.
- و...
مجراهای کانال باز به سه دسته تقسیم می‌شوند
- مجرای طبیعی مثل رودخانه ها، مشخصه بارز این کانال‌ها این است که مشخصات کانال‌ها با مکان و زمان تغییر پیدا می‌کند.
- مجرای مصنوعی، مثل کانال‌های آبرسانی، در این کانال‌ها مشخصات کانال با توجه به طراحی آن ممکن است دارای شیب و یا دارای سطح مقطع ثابت باشد.
- یک کانال بسته باشد اما همواره یک سطح آزاد آن فشار ثابتی را تجربه کند مانند کانال‌های شبکه انتقال فاضلاب.
مقاطع کانال باز
مقطع ذوزنقه: معمولا در بسترهای خاکی حفاری می‌شود و برای آبیاری استفاده می‌شود، اما باید توجه داشت که مصالح استفاده شده باید در مقابل لغزش پایدار بوده و به سمت پایین نریزد.
مقطع دایره: معمولا به صورت پیش ساخته تهیه می‌شود و در محل پروژه در خاک بستر دفن می‌شود، از این کانال‌ها برای انتقال فاضلاب استفاده می‌شود.
مقطع مستطیلی: برای طراحی کالورت‌ها که سازه‌های هیدرولیکی برای انتقال آب از زیر سازه راه و یا راه اهن طراحی و اجرا می‌شوند از این کانل‌ها استفاده می‌شود، اگر بستر محل احداث کانال سنگی باشد نیز معمولا از این کانال‌ها استفاده می‌گردد.
مقطع مثلثی: این مقاطع که حالت خاصی از مقطع ذوذنقه‌ای به حساب می‌آیند معمولا برای انتقال سیال‌های با عمق و دبی کم طراحی می‌شوند، معمولا در معابر تنگ و آزمایشگاه‌ها از این مقاطع استفاده می‌کنند.
تاسیسات هیدورلیکی کانال‌های باز
سرریز: سرریزها تاسیسات هیدرولیکی هستند که در داخل کانال‌های باز و یا با روش‌های مختلفی در طراحی سازه سدها اجرا می‌شوند. سرریزها به دو گروه سرریزهای لبه تیز و لبه پهن تقسیم می‌شوند. این سازه‌ها با تشکیل مانعی بر سر راه سیال موجب بالا آمدن سطح سیال در پشت سازه آن‌ها و سرعت گرفتن آن هنگام عبور آن از سرریزها می‌شوند.
سرریزهای لبه تیز: این سرریزها به صورت ایستاده یا قایم درون کانال قرار می‌گیرند، لبه این سرریزها که آب از روی آن عبور می‌کند تیز می‌باشد، و به علت همین لبه تیز حتی اگر جریان پشت سرریز کم باشد باعث پرتاب آب به سمت پایین دست سرریز می‌شود. نکته اجرایی مهم در این سرریزها حجم هوایی است که باید به صورت ثابت پشت جت آب پرتاب شده دمیده شود، برای محقق کردن این مهم از یک لوله فولادی به شکل L استفاده می‌شود که دسته بلند آن در بالای سطح آب در بالا دست سد قرارمی گیرد و دسته کوچک لوله فولادی L به صورت افقی هوا را پشت جت آب می‌دمد. از کاربردهای استفاده از این سرریزها بدست اوردن دبی جریان می‌باشد.
سرریزهای لبه پهن: این سریزها به صورت خوابیده یا افقی در مسیر عبور سیال اجرا می‌شوند، از این سرریزها به عنوان سرریز سد و یا در سد‌هایی که عبور آب از روی آن مانعی نداشته باشد به عنوان خود سد طراحی می‌شود.
حوضچه‌های آرامش: هنگامی که آب از سرریز به پایین دست می‌رسد جریان فوق بحرانی را می‌سازد. این جریان‌ها انرژی فوق العاده‌ای دارند که موجب خرابی بستر کانال می‌شوند، برای همین از حوضچه‌های آرامش که یک مقطع کوتاهی از کانال هستند استفاده می‌شود.
سازه کف این حوضچه‌ها باید بصورت ویژه محاسبه و طراحی گردد، این کف‌ها موجب پرش هیدرولیکی آب شده، و این امر موجب کاهش انرژی آب و تبدیل جریان فوق بحرانی به جریان زیر بحرانی می‌شود.