坎儿井与万里长城、京杭大运河并称为中国古代三大工程。吐鲁番的坎儿井总数近千条，全长约500O公里。坎儿井的结构，大体上是由竖井、地下渠道、地面渠道和“涝坝”（小型蓄水池）四部分组成，吐鲁番盆地北部的博格达山和西部的喀拉乌成山，春夏时节有大量积雪和雨水流下山谷，潜入戈壁滩下。人们利用山的坡度，巧妙地创造了坎儿井，引地下潜流灌溉农田。坎儿并不因炎热、狂风而使水分大量蒸发，因而流量稳定，保证了自流灌溉。
坎儿井，早在《史记》中便有记载，时称“井渠”。吐鲁番现存的坎儿井，多为清代以来陆续修建。如今，仍浇灌着大片绿洲良田。吐鲁番市郊五道林坎儿井、五星乡坎儿井，可供参观游览。
坎儿井的名称，新疆维吾尔语称为“坎儿孜”。伊朗波斯语称为“坎纳孜”(Kanatz)。苏联俄语称为“坎亚力孜”(k,lplItK)。从语音上来看，彼此虽有区分，但差别不大。
我国新疆汉语称为“坎儿井”或简称“坎”。我国内地各省叫法不一；如陕西叫作“井渠”，山西叫作“水巷”，甘肃叫作“百眼串井”，也有的地方称为“地下渠道。”
坎儿井是开发利用地下水的一种很古老式的水平集水建筑物，适用于山麓、冲积扇缘地带，主要是用于截取地下潜水来进行农田灌溉和居民用水。
根据1962年统计资料我国新疆共有坎儿井约1700多条，总流量约为26米3／秒，灌溉面积约50多万亩。其中大多数坎儿井分布在吐鲁番和哈密盆地，如吐鲁番盆地共有坎儿井约1100多条，总流量达l8米3／秒，灌溉面积47万亩，占该盆地总耕地面积70万亩的67％，对发展当地农业生产和满足居民生活需要等都具有很重要的意义。
【新疆坎儿井的形成条件】
新疆坎儿井的形成条件，根据调查资料分析约有下列三个方面：
1．自然条件的可能性
吐鲁番盆地位于欧亚大陆中心，是天山东部的一个典型封闭式内陆盆地。由于距离海洋较远，且周围高山环绕，加以盆地窄小低洼，潮湿气候难以浸入，降雨量很少，蒸发量极大，故、气候极为酷热，自古即有“火州”之称。
根据1952—1958年7年的资料统计，多年的平均降雨仅有19．5毫米，最大为42．4毫米，最小为5．2毫米，多年平均蒸发量为3608．2毫米。多年平均气温为14C，最热的七月份平均为33．6C，最冷的一月份平均为一9．8 C。年内最高气温为4 7．6 C，1 953年7月曾达到48C，最高地面温度可达75'C。
该盆地常年多风，最大风力一般为7—8级。1961年产生了吐鲁番50年来不曾有过的大风灾，全年仅8级以上的大风就有56次，其中5月31日的那场大风，风力曾达l2级以上，延续了17个小时之久，造成田园破坏、林木折损，使得那片美丽的绿洲一时暗然失色，其惨状令人触目惊心。
该盆地的地形高差悬殊，地势峻陡，周围高山多系古生代末期海西运动形成的，岩层坚硬且多裂隙，有利于裂隙水的形成，北部的博格达山一般海拔高度在3500一4000米之间，主峰高达5445米，西部的喀拉乌成山，最高峰也在4 000米以上。均为万年极雪的冰川、南部的觉罗塔格山，海拔在600一1 500米，山麓低矮，没有积雪、降水亦少，为一极干旱的剥蚀秃山。东南部是库姆塔格沙山，沙子堆积在高．300一500米的古生界及中、新生界的基岩之上，极端干旱为一片不毛之地，盆地中部有火焰山(阿斯腾塔格)褶皱带，由一系列轴向为北西西一南东东的背斜构造组成，出露的地层以侏罗系、白垩系和第三系的砂砾岩层和泥岩为主，背斜构造为许多先成河谷所切割，在地形上成为海拔5OO一6OO米，东西长90余公里，南北宽．6—9公里的丘陵地带。火焰山把盆地分隔成了南北两部分，盆地中心的艾丁湖，地势反而极为低洼，湖底海拔为一1 54米，是世界上最低的陆地之一。由于盆地周围山系高度的互不对称和盆地中心的极其低洼，加，之山前大多堆积着巨厚的第四纪沉积物。因此形成了自北而南的倾斜平原。山麓冲、洪积扇地段多为颗粒较大的砂砾卵石地层，向平原内部逐渐转化为颗粒较细的砂土或粘土地层。地面坡度自北向南，逐渐变缓。北部的冲积扇地面坡度一般为1／30一1／50，山前平原地区的地面坡度一般为1／lOO一1／200之间。
由于盆地的气候条件极为干旱，地面径流比较缺乏。盆地北面由冰雪和降雨补给的天山水系以数十条山谷河流形式流向盆地。其中主要的河流按自东向西排列顺序有卡尔齐，柯柯亚、二唐沟、克郎沟、煤窑沟、塔尔浪沟、大河沿、白杨河的阿拉沟等。年总径流量仅有6．65亿立方米，年平均流量为21. 1米3／秒。其中最大的白杨河年平均流量只有7．29米3／秒。这些河流的特点除具有流量不大，洪枯悬殊外，并在出山口后，因河床经过戈壁砾石地带，大多渗入地下，补给了地下水的径流。但因盆地中部火焰山背斜构造多属泥质页岩、透水性极差，起到了地下坝的作用，阻止了地下水向南流入盆地，从而使火焰山北麓，出现了不少由回归潜水形成的高水位地带。并在火焰山所有缺口处形成了一系列的泉水沟。其中主要有：苏北沟、连木沁沟、木头沟、葡萄沟、桃尔沟、牙尔奶子沟、大草湖等。泉水流量非常丰富，共计年径流量为3．54亿立方米。这些泉水流出火焰山后，又一次重复渗入地下，补给了火焰山南部盆地的地下径流。最后排泄于盆地中心的艾丁湖。该湖面积约为1 OO平方公里，如按年蒸发量为3000毫米计算，一年内蒸发消耗水量即为3．O亿立方米。按吐鲁番水利局资料，目前吐鲁番盆地的有水坎儿井共计有1177条，年开采平均流量为l8．57米3／秒。即年径流量已达5.85亿立方米。
根据上述数字来看，已利用的泉水和坎儿井水的水量加上湖面蒸发的水量远远超过了地面径流量。即使以泉水作为回归水论，可以不计，而坎儿井开采水量和艾丁湖的蒸发量之和也是大于天山水系的地面径流量。由此证明，地下水的补给来源，除了河床渗漏为主以外，尚有天山山区古生代岩层裂隙水的补给，所以说吐鲁番盆地的地下水资源是比较丰富的。加上地面坡度特大等情况，从而构成了开挖坎儿井在自然条件上的可能性。
2．生产发展的需要性
从生产发展条件来看，吐鲁番盆地远在古代汉唐时期就是欧亚交通的孔道、经济文化交流的要地，虽然该地区气候干旱且地面水源非常缺乏，但却蕴藏着丰富的地下水源和充沛的天然泉水、致使冲积扇缘以下的土地尽是肥美的绿洲。气候非常炎热，热能资源丰富，无霜期长达2 30天以上，实属农业发展的理想地区。所以自古以来人们就利用天然的泉水进行着农业生产，不但种植着一般的粮食、油料作物，而且发展着棉花、葡萄、瓜果、蔬菜等经济作物。
这里的农业生产不仅具有着经济上的重要意义，而且具有着政治军事上的重要意义。因此，农业生产上的进一步发展，必然要求人们开发出更多的地下水源，也就是说，农业生产的发展历史，就是劳动人民开发利用地下水的历史，通过千百年生产劳动的实践和内外文化技术经验的交流，人们终于逐步地找到了一种开发利用地下水的最好形式——坎儿井。
3．经济技术的合理性
吐鲁番盆地虽然埋藏着丰富的煤炭、石油等矿产能源，但直到今天尚未大力开采利用。因此不仅对在古代开挖坎儿井的经济技术条件上有着很大的限制，就是在今天，开挖坎儿井中的动力机械设备仍然是十分缺乏。电力供应也很少，钢材水泥也是远地运输而来。这些条件给修建地面水的水利工程带来了很大困难。但是坎儿井的取水形式，既可节省土方工程，又可长年供水不断，且当地人民在炎热的地区久居生活，素有修窑筑洞的习惯和经验。另外人们在掏挖泉水的生产实践中，逐步发现坎儿井形式的地下渠道，不但可以防止风沙侵袭，而且可以减少蒸发损失，工程材料应用不多，操作技术亦颇简易，容易为当地群众所掌握。这对克服当地经济技术上各种困难有很大方便，因此，远在古代经济技术条件较差的情况下，各族劳动人民群众采用坎儿井方式开采利用地下水，就更加显得经济合理了。
综上所述，坎儿井在吐鲁番地区的形成具备了三个基本条件，即：
① 在当地的自然条件上，由于干旱少雨，地面水源缺乏，人们要生产、生活就不得不重视开发利用地下水。同时，当地的地下水因有高山补给，所以储量丰富。地面坡度又陡，有利于修建坎儿井工程，开采出丰富的地下水源，自流灌溉农田和解决人畜饮用。
② 在当时的生产发展上，由于在政治、经济和军事上的要求，以及当时东西方文化的传播，逼使人们必须进一步设法增大地下水的开采量，扩大灌溉面积来满足农业生产发展的需要。因而对引泉结构必须进行改良，采取挖洞延伸以增大其出水量。这样就逐步形成了雏形的坎儿井取水方式。
③ 在当时的经济技术上，尽管经济技术条件水平很低，但坎儿井工程的结构形式可使工程的土方量大为减少，且施工设备极为简单，操作技术又易为当地群众所掌握，故坎儿井的取水方式在当时经济技术条件水平上是比较理想的形式。
【新疆坎儿井的起源学说】
关于新疆坎儿井的起源问题，根据目前调查了解到的资料，基本上可分为“传入说”和“自创说”两类学。在“传入说”中又可分为“国外传入说”和“国内传入说”两种，现分述如下：
1．传人说
(1)国外传入说
这种学说主要认为坎儿井是在1 7世纪由波斯(现伊朗)传入新疆的，其根据为：
① 名称基本相同：维吾尔语称“坎儿孜”波斯语称“坎纳孜”，语言基本相同。
② 人物有证：远在1 780年(清朝、乾隆)波斯人苏里曼(Solimen)前来吐鲁番，修筑砖塔(现苏公塔)可以为证。
但这种学说存在下列问题：
① 名称虽然相同，但也可能是新疆传入波斯的。
②人物虽然有证，但距今仅有180多年而我们在l962年访问当地五星公社老坎儿匠阿休木(当时86岁)，他认为早在300一400年前就有了坎儿井。
(2)国内传入说
这种学说主要认为坎儿井是由今陕西大荔经敦煌传入新疆白龙堆沙漠地区，然后传入吐鲁番的，其根据为：
① 根据历史记载：史纪上有公元前109年西汉武帝(公元前141一前87年)时代，在今陕西大荔就有了井渠，和汉书西域传上有西汉屯军敦煌攻打乌孙时，在今白龙堆沙漠东南土山脚下有取用泉水的卑鞮侯井(大井六通渠)。
此外，西汉攻打大宛(今苏联中亚细亚萨马尔旱地区)时，当地人尚不会凿井。元朝以前历史均无坎儿井的记载文献，直到1 2 6 2年(距今7 oo多年)元朝刘郁所写的“西使记”才有了“井渠”的记载为证，说明国内早有井渠结构，中亚很晚才有水井。
②根据老坎儿井名称和挖坎儿井的工具名称以及发现古坎儿井中古物作证：如不少坎儿井是汉人名称：钱生贵坎，西门坎，东门坎，大长水坎……；工具名称如单辘、马辘和在鄯善二堡修水库中发现地下埋没很古的，坎儿井中有铜制水烟袋等，说明坎儿井是汉人先来开挖的。
③根据苏联专家调查评论，苏联水文地质专家B·H·库宁l957一l959年来新疆考查后认为吐鲁番的坎儿井与苏联中亚和伊朗一带的坎儿井的结构上和经营方式上均有所不同。
因此，认为新疆坎儿井是两千多年前由汉族劳动人民发明创造的，并经由新疆各族人民在长期生产实践中发扬光大的。它的老家在陕西大荔，自西汉时代起便在新疆安家落户了。
但这种说法有如下疑问：
a．陕西井渠是输送地面水的工程，不是开发利用地下水的工程，尚有一定区别。
b．汉语名称的坎儿井工具，只能证明在挖坎儿井中是汉人参加了制造工具，不一定能证明坎儿井的历史，汉人姓名或名称的坎儿井也不一定是最早的坎儿井。
c．埋没的坎儿井仅以铜制水烟袋证明历史较早且为汉人所开挖的，也不够充分。因为吐鲁番风沙大，埋没的时间早，也不一定就是最早的坎儿井。
此外，与这一学说类似的，还有人认为是林则徐(1785一l850)发明坎儿井的，同样存在着时间问题。因为林则徐距今仅有l00多年的历史，只能说明他对坎儿井倡导有功但与起源关系不大。
2．自创说
自创说主要认为坎儿井是当地各族劳动人民在发展农业生产与干旱作斗争中，经过实践逐步创造而成的，其理由为：
① 劳动人民开始是利用泉水灌溉，在掏挖和延伸泉水的过程中，发现能增加水量，愈长愈深形成明渠，明渠再深则土方过大，且冻结坍塌易为沙埋没，故又发展为钻洞延深取水，形成最早廊道，将廊道延伸后出土运土又感困难，继而又产生出土的竖井，从而在不断发展的过程中形成了最初的坎儿井。
② 当地自然条件极为干旱、地面水源又非常缺乏，客观条件迫使着人们必须重视地下水源的开发利用，才能保证农业生产发展和居民生活用水的要求。而在天山南北其他地区则在这方面没有吐鲁番突出。同时也没有像吐鲁番地区地面坡度这样峻陡，有利于用坎儿井的方式开采利用地下水。
③ 认为吐鲁番的坎儿井已有两千多年的历史，早在汉朝(公元前206—220年)以前当地就有了坎儿井。
这种学说存在的问题是：
a.两千多年的历史尚缺乏必要的证据(因比陕西井渠还早且无文献资料证明)。
b．为什么坎儿井的名称与中亚一带相似?
根据以上所述坎儿井的各种起源学说，各自均具有不同的观点。我们通过调查分析对坎儿井的起源提出以下几点初步体会和认识：
① 从坎儿井的名称上看：新疆、苏联、伊朗都有近似语音。似乎是彼此相似，互有联系的。
② 从坎儿井的结构上看：新疆、苏联、陕西、都有些各自的特点，似乎是各自独立的，互有区别的。
③ 从坎儿井的分布上看：新疆吐鲁番盆地确实是较为干旱的地区，如果坎儿井是传入的，为什么在南疆或甘肃的其他传入路过的干旱地区，却没有很早采用坎儿井呢?
④ 从坎儿井的工具设备上来看：可以证明各族劳动人民都参加了这一工作，并以汉人为主，进行了凿井工具的制作。
⑤ 从自然条件上来看：吐鲁番确属最为干旱缺水的地区，又是地下水非常丰富的地区。，同时地面坡度又是最峻陡的地区。有利于坎儿井的开挖。
根据以上的初步认识和体会，我们认为：
自创说似乎合乎事物发展的规律，但也不能否认传入说的一定作用。(如坎儿井的名称，使用的工具和凿井技术的传入等)。
根据历史条件来看，吐鲁番是古代欧亚交通的主要通道(丝绸之路)，经济文化的交流地区，东西方文化技术的传入对坎儿井的形成是会起到一定重要作用的。故我们认为坎儿井是在综合条件下形成的，但倾向于自创说为主，传入说为负，即：内因为主、外因为副。
但由于这些材料仅为我们的初步调查，尚缺乏历史考证资料，故关于坎儿井的形成和起源，当前还是一个需要进一步研究的问题。
【坎儿井的现状】
近年来，吐鲁番的坎儿井呈衰减之势。全疆坎儿井50年代多达1700条，随着不断的干涸，80年代末已降至860余条。吐鲁番地区坎儿井最多时达1273条，目前仅存725条左右。
究其原因，首推吐鲁番地区绿洲外围生态系统的严重破坏。据最新卫星遥感监测数据表明，该地区强烈发展荒漠化土地面积已占总面积的46．87％，而非荒漠化面积仅占总面积的8．8％。水资源日渐短缺，地下水位不断下降，坎儿井水流量也逐年减少。
随着吐鲁番地区经济发展，机井得以广泛使用。机井投资少效率高，开采极其随意。全地区已有的几千口机井从地下大量抽水，而全区11亿立方米的可利用水资源中，地下水仅占两个亿。比较而言，坎儿井造价高，维护难，导致使用率不断下降；在地表水利用上，一些河流上游修建水库，大坝截流后，下游水源便捉襟见肘。已建的柯柯牙水库和坎儿其水库，就对其下游近百条坎儿井直接造成生存危机。
此外，吐哈油田开发力度不断加大，光一个吐哈油田，每年就用去吐鲁番500万立方米水。油田用水量非常之大，加之打井极深，地下深水被大量抽走，坎儿井水源间接受到影响。特别是在坎儿井附近钻油井，使坎儿井面临着被污染的危险。1997年，吐哈油田就曾发生坎儿井上游的油井与坎儿井交汇，导致油渗水现象。由于缺乏深一步的监测手段，目前油田对水质的深层影响尚难判断。
对于坎儿井的日渐式微，各方看法截然不一。一种观点认为，从纯经济角度看，坎儿井已无生存必要。在科技飞速发展的今天，坎儿井未免过于落后，夏季易干涸，冬季水多时又易白白流走，无法蓄存。而水库可蓄水，随时进行生态调节。应该任坎儿井自然消亡，优胜劣汰，由水库等水利设施取而代之。
另一种观点则认为，坎儿井是我国古代劳动人民留下的不可多得的珍贵人文遗产，具有极高的历史价值和科学价值，尤其在强调生态开发的今天，坎儿井具有不可比拟的旅游开发价值。如果因为今天的短视让这份人类遗产消失殆尽，我们将愧对子孙后代。
是生存还是毁灭？坎儿井的命运悬而未决。在吐鲁番地区工作长达30年的行署副专员蔡炳华痛心疾首：“任其下去，不出30年，坎儿井将不复存在。”
当地人士的态度是：水库要建，机井要打，坎儿井要保护。据悉，目前吐鲁番地区除将坎儿井列入农业水利的一部分进行维修保养外，还组织了“坎儿井研究会”，并将成立“坎儿井监测站”，随时观测坎儿井水位水质等的变化。为将坎儿井的保护纳入法制管理轨道，吐鲁番地区早在3年前就已起草了《吐鲁番坎儿井水资源条例》等有关法规，报请自治区人大批准实施，但至今未见批复。据了解，该地区还准备报请国家及自治区建立坎儿井自然保护区，以避免在新的开发建设中造成新的破坏。
冲积扇形地带挖掘坎儿井最为适宜
在绿洲或山坡地区，同时还要有充沛的雨水
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