我国南方喀斯特流域系统的汇流特性是属线性汇流还是非线性汇流，这是喀斯特流域系统水文学应关注的问题。在非喀斯特地区，导致流域汇流非线性的主要因素，国内外许多学者普遍有如下三种认识：第一，流域蓄泄关系的非线性造成了汇流的非线性；第二，流域中水源不同造成了汇流的非线性；第三，部分汇流面积造峰引起了汇流的非线性。但又存在着两个普遍的看法，一是在湿润和半湿润地区，时段雨强达到一定程度时，流域汇流表现出线性的汇流特征，这时常常出现全流域汇流；二是在一般情况下，随着流域面积的增大，流域系统的调蓄能力增强，汇流的非线性程度逐渐减弱。由此可以看出，中小流域由于调蓄能力较小，常表现为非线性的汇流特性，但又由于中小流域降雨相对又较均匀，易产生全流域汇流，从而有可能增加流域的线性成分。
为了更进一步揭示喀斯特流域系统的汇流特性，我们选择了贵州普定喀斯特水文试验场内的3个典型喀斯特小流域进行研究。这3个典型流域都发育在中三叠统关岭组（T2g）的灰岩上，流域地貌类型属喀斯特峰丛洼地、谷地流域，其中，母猪洞喀斯特峰丛洼地流域面积相对较大为5km2，地表分水岭与地下分水岭重合，地表为裸露型喀斯特，表层裂隙发育，流域出流断面为地下暗河出口，流域内无地表水系，季节性的流水谷地极短，并与落水洞相连，但地下发育有树枝状的地下水系；而蔡革冲和烟关喀斯特峰丛谷地流域面积相对较小，前者为0.53km2，后者为0.43km2，蔡革冲流域谷地底部有一定厚度的覆盖层，非漏陷化，在谷底有水田分布，因而流域出口的地表河断面半年多的时间都有流水，但烟关流域却不同，谷地底部几乎很少有覆盖层，零星分布的土壤在谷地两侧，且极薄，谷底虽然没有落水洞发育，但谷地开始向漏陷化方向发育，流域出口的地表河断面仅在洪水期间才有流水，暴雨洪水径流的绝大部分流经该断面，由谷底渗漏的水量对于场暴雨洪水可忽略不计。
图8-3 喀斯特峰丛洼地（谷地）流域洪水过程概化图
根据对这三个典型喀斯特流域多次实测暴雨与洪水过程的记录，发现喀斯特流域洪水过程线因流域地貌结构的差异，表现出不同的汇流特征，我们将其简化为如图8-3（a）和图8-3（b）所示的洪水过程线，当场降雨量P小于某降雨量阈值Pm时，洪水过程线为涨落不大而平缓的洪水过程，即图8-3（a），而当P大于或等于Pm时，则会在平缓的洪水过程线上叠加一个近似于三角形的洪峰过程，即图8-3（b）。这些实测暴雨洪水过程线主要表现了以下特征：
（1）由于流域地貌结构的差异，相同的场降雨过程，却有不同的洪峰滞时τ。例如，1988年9月9日的一场降雨，代表喀斯特峰丛洼地的母猪洞流域，由于地下管道树枝状水系的发育，最大洪峰流量出现时刻比代表喀斯特峰丛谷地（无地下管道水系）且流域面积小的烟关流域和蔡革冲流域要早，峰前涨水段更为陡立，见图8-4（a）、（b）、（c）。谷底无水田的烟关流域比谷底有水田的蔡革冲流域的洪峰滞时还要小些。另外，尽管母猪洞喀斯特峰丛洼地流域的面积大于烟关和蔡革冲喀斯特峰丛谷地流域的面积，但陡立的洪水起涨时刻反早于后两个小流域。
图8-4 1988年9月9日不同流域地貌实测降雨洪水过程
（2）只要暴雨历时不长，各流域几乎每场洪水过程线的底宽（即OD的长度）都近似不变，而与降雨强度和降雨量的大小无关。例如，1989年6月8日实测的暴雨洪水过程（见图8-5），与1988年9月9口相比，虽降雨过程不同，但各流域洪水过程线的底宽都近似不变，烟关喀斯特峰丛谷地流域（无水田）洪水过程线底宽一般在9小时左右，而有水田的蔡革冲流域一般在17小时左右，母猪洞流域在28小时左右。当然，场降雨量太小时，洪水过程线的底宽也将会有所减小。
图8-5 1989年6月8日不同流域地貌实测降雨洪水过程
（3）洪水过程线的上涨段存在相对稳定的拐点，即图8-3中的OA垂直高度不变，而与降雨过程无关。例如，烟关流域OA的垂直高度QA=0.4m3/s，蔡革冲QA=0.5m3/s，而母猪洞流域因每场洪水过程都表现为陡立的直线上涨段，即OB几乎为一条直线，看不出明显的拐点。
（4）只要降雨量超过某阈值Pm，就会在拐点以上形成近似三角形的尖峰流量过程ABC，而与降雨的强度无关。例如，烟关流域当降雨量达到58mm时，就开始有尖峰流量的产生，而蔡革冲流域还没有（见图8-5）。
（5）每场洪水过程线的退水段CD都几乎表现相同的退水规律，满足负指数函数退水，且具有相同的退水历时，而BC段则不满足负指数函数的退水规律。
以上从喀斯特流域地貌水文试验场所观测到的几个流域洪水汇流特征，是否体现了喀斯特流域的特点，与非喀斯特流域又有何差异，下面我们将以系统论的角度加以分析，从喀斯特流域地貌形态结构和含水介质结构中来进一步认识。