建造條件
坎兒井景觀圖在吐魯番盆地大量興建的原因，是和當地的自然地理條件分不開的。吐魯番是中國極端乾旱地區之一，年降水量只有16毫米，而蒸發量可達到3000毫米，可稱得上是中國的“乾極”。但坎兒井是在地下暗渠輸水，不受季節、風沙影響，蒸發量小，流量穩定，可以常年自流灌溉。
吐魯番雖然酷熱少雨，但盆地北有博格達山，西有喀拉烏成山，每當夏季大量融雪和雨水流向盆地，滲入戈壁，匯成潛流，為坎兒井提供了豐富的地下水源。盆地北部的博格達峰高達5445米，而盆地中心的艾丁湖，卻低于海平面154米，從天山腳下到艾丁湖畔，水平距離僅60公里，高差竟有1400多米，地面坡度平均約四十分之一，地下水的坡降與地面坡變相差不大，這就為開挖坎兒井提供了有利的地形條件。吐魯番土質為砂礫和粘土膠結，質地堅實，井壁及暗渠不易坍塌，這又為大量開挖坎兒井提供了良好的地質條件。
“坎兒井”是“井穴”的意思，其結構是由豎井、暗渠、明渠、“澇壩”(積水潭)四部分組成。在高山雪水潛流處，尋其水源，在一定間隔打一深淺不等的豎井，然後再依地勢高下在井底修通暗渠，溝通各井，引水下流。地下渠道的出水口與地面渠道相連線，把地下水引至地面灌溉桑田。正是因為有了這獨特的地下水利工程－－坎兒井，把地下水引向地面，灌溉盆地數十萬畝良田，才孕育了吐魯番各族人民，使沙漠變成了綠洲。
構造原理
坎兒井坎兒井是一種結構巧妙的特殊灌溉系統，它由豎井、暗渠、明渠和澇壩四部分組成。總的說來，坎兒井 的構造原理是：在高山雪水潛流處，尋其水源，在一定間隔打一深淺不等的豎井，然後再依地勢高下在井底修通暗渠，溝通各井，引水下流。地下渠道的出水口與地面渠道相連線，把地下水引至地面灌溉桑田。
豎井
先說豎井。豎井是開挖或清理坎兒井暗渠時運送地下泥沙或淤泥的通道，也是送氣通風口。井深因地勢和地下水位高低不同而有深有淺，一般是越靠近源頭豎井就越深，最深的豎井可達90米以上。豎井與豎井之間的距離，隨坎兒井的長度而有所不同，一般每隔20—70米就有一口豎井。一條坎兒井，豎井少則10多個，多則上百個。井口一般呈長方形或圓形，長1米，寬0.7米。乘車臨近吐魯番時，在那鬱鬱蔥蔥的綠洲外圍戈壁灘上，就可以看見順著高坡而下的一堆一堆的圓土包，形如小火山錐，坐落有序地伸向綠洲，這些，就是坎兒井的豎井口。
暗渠
暗渠暗渠，又稱地下渠道，是坎兒井的主體。暗渠的作用是把地下含水層中的水會聚到它的身上來，一般是按一定的坡度由低往高處挖，這樣，水就可以自動地流出地表來。暗渠一般高1.7米，寬1.2米，短的100— 200米，最長的長達25公里，暗渠全部是在地下挖掘，因此掏撈工程十分艱巨。
坎兒井始於西漢，而指南針在明朝時期才從中原傳入西域，在開挖暗渠時，為儘量減少彎曲、確定方向，吐魯番的先民們創造了木棍定向法。即相鄰兩個豎井的正中間，在井口之上，各懸掛一條井繩，井繩上綁上一頭削尖的橫木棍，兩個棍尖相向而指的方向，就是兩個豎井之間最短的直線。然後再按相同方法在豎井下以木棍定向，地下的人按木棍所指的方向挖掘就可以了。
在掏挖暗渠時，吐魯番人民還發明了油燈定向法。油燈定向是依據兩點成線的原理，用兩盞旁邊帶嘴的油燈確定暗渠挖掘的方位，並且能夠保障暗渠的頂部與底部平行。但是，油燈定位只能用於同一個作業點上，不同的作業點又怎樣保持一致呢？挖掘暗渠時，在豎井的中線上掛上一盞油燈，掏挖者背對油燈，始終掏挖自己的影子，就可以不偏離方向，而渠深則以泉流能淹沒筐沿為標準。
暗渠越深空間越窄，僅容一個人彎腰向前掏挖而行。由於吐魯番的土質為堅硬的鈣質粘性土，加之作業面又非常狹小，因此，要掏挖出一條25公里長的暗渠，不知要付出怎樣的艱辛。據說，天山融雪冰冷刺骨，而工人掏挖暗渠必須要跪在冰水中挖土，因此長期從事暗渠掏挖的工人，壽命一般都不超過30歲。所以，總長5000公里的吐魯番坎兒井被稱為“地下長城”，真是當之無愧。
暗渠還有不少好處是，由於吐魯番高溫乾燥，蒸發量大，水在暗渠不易被蒸發，而且水流地底不容易被污染，再有，經過暗渠流出的水，經過千層沙石自然過濾，最終形成天然礦泉水，富含眾多礦物質及微量元素，當地居民數百年來一直飲用至今，不少人活到百歲以上，因此，吐魯番素有中國長壽之鄉的美名。
龍口
龍口是坎兒井明渠、暗渠與豎井口的交界處，也是天山雪水經過地層滲透，通過暗渠流向明渠的第一個出水口。
明渠澇壩
暗渠流出地面後，就成了明渠。顧名思義，明渠就是在地表上流的溝渠。人們在一定地點修建了具有蓄水和調節水作用的蓄水池，這種大大小小的蓄水池，就稱為澇壩。水蓄積在澇壩，哪裡需要，就送到哪裡。
歷史記載
清代蕭雄《西疆雜述詩》云：“道出行回火焰山，高昌城郭勝連環。疏泉穴地分澆灌，禾黍盈盈萬頃間。”它說出了“疏泉穴地”這吐魯番盆地獨特的水利工程最大特點。
坎兒井是乾旱荒漠地區，利用開發地下水，通過地下渠道可以自流地將地下水引導至地面，進行灌溉和生活用水的無動力吸水設施。坎兒井在吐魯番盆地歷史悠久，分布很廣。長期以來是吐魯番各族人民進行農牧業生產和人畜飲水的主要水源之一。由於水量穩定水質好，自流引用，不需動力，地下引水蒸發損失、風沙危害少，施工工具簡單，技術要求不高，管理費用低，便於個體農戶分散經營，深受當地人民喜愛。
坎兒井坎兒井是中華文明的產物。盛弘之《荊州記》中記述：“隋郡北界有厲鄉村，村南有重山、山下有一穴，父老相傳云：神龍所生林西有兩重塹，內有周圍一頃二十畝地，中有九井，神農既育，九井自穿。又云：汲一井則眾井水動，即以此為神農社，年常祠之。”九井自穿相通，一井牽動眾井，這與地下暗渠相通的坎兒井結構相同。神農是我國農業和醫藥發明的傳說人物，把穿井與他連在一起，可見其歷史悠久。司馬遷《史記·五帝本紀》云：“瞽叟又使舜穿井，舜穿井為匿空旁出。舜既入深，瞽叟與象共下土實井。舜從匿空出去。”舜穿井時，就挖了一條從旁出的“匿空”(地道)，這與坎兒井的挖掘方法極其相似。如果：“匿空”為水平地道，就是坎兒井，這是公元前21世紀的史跡，比傳說波斯於公元前8世紀有坎井，要早1000多年。
《莊子·天地》篇云：“子貢南遊於楚，反於晉，過漢陰，見一丈人，方將為圃畦，鑿隧而入井，抱瓮而出灌，搰搰然用力甚多，而見功寡。子貢曰：‘有械於此，一日浸百畦，用力甚寡而見功多，夫子不欲乎’?”子貢向其介紹當時的先進灌溉提水工具桔槔，而圃者答以“吾非不知，羞而不為也。”他害怕使用機巧工具而亂了思想，堅持遵古法鑿隧取水。可見在春秋時期鑿隧取水已是一項古老技術，而這種技術運用於坡度較大地段，就可挖成坎井。《莊子·秋水》篇的“埳井”，即“坎井”。蛙“擅一壑之水，而跨跱埳井之樂”。這類井似同於壑，應是流水深溝或地下暗渠。(苟子·正論)又云：“坎井之蛙，不可與語東海之樂。”坎井之名，正式出現在先秦典籍之中。人們相信波斯地下暗渠起於公元前800年，卻沒有認真考究中國史籍中有關坎井的記述，不無偏廢之嫌。雖然這些記述沒有指明坎井的具體形成時間，卻充分顯示出產生坎井的文化背景淵遠流長。
漢代中原井渠法與坎兒井
坎兒井吐魯番坎兒井是由地下暗渠、豎井、出口澇壩、引水渠等工程組成的自流灌溉系統。利用地形特點，通過地下暗渠，將埋深幾十米乃至百米以下的地下潛流，引至農區或居住區。首先對吐魯番坎兒井起源作解釋的人，是清代光緒年間的陶葆廉。他在《辛卯侍行記》一書中記述鄯善連木齊(沁)西面的坎兒井時說：“又西多小圓阜，彌望累累，皆坎爾也。坎兒者，纏回從山麓出泉處作陰溝引水，隔敷步一井，下貫木槽，上掩沙石，懼為飛沙擁塞也，其法甚古，西域亦久有之。今人動雲林文忠所創，非也。”他在夾注中指出：吐魯番盆地的坎兒井與《漢書.溝洫志》引洛水，井下相通行水之法相同，《溝洫志》載：“嚴熊言‘臨晉民願穿洛以溉重泉以東萬餘頃故惡地。誠即得水，可令畝十石。’於是為發卒萬人穿渠，自徵引洛水至商顏下。岸善崩，乃鑿井，深者四十餘丈。往往為井，井下相通行水。水隕以絕商顏，東至山領十餘裡間，井渠之生自此始。”今陝西澄城縣北頭村附近有一段引洛水入渠的遺蹟，南流十餘里進入永豐境。其第一段井渠共發現豎井7個。
這是將河水通過地下暗渠引至山嶺，吐魯番坎兒井大都是把高遠處潛流通過地下暗渠引至農田，也有少數引河水的坎兒井，其工程原理一致。“井渠之生自此始”，是指其廣泛推廣而言，並非說其工程原理與技術經驗形成於此時，否則，何以言“臨晉民願穿洛以溉”，漢武帝就發卒萬人立即動工。這說明早已有成熟的穿井技術可資套用。《漢書·溝洫志》明確記述井渠之法的推廣情況；“朔方、西河、河西、酒泉皆引河及川谷以溉田。”《重修肅州新志》記述明代肅州千戶曹斌“鑿石為洞，引水漸上”。就是井渠之法的推廣與繼承。漢元鼎六年(前111年)兒寬奏請“穿鑿六輔渠，以益溉鄭國傍高卬之田。”漢武帝云：“名山川原甚眾，細民未知其利，故為通溝瀆，畜陂澤，所以備旱也。”兒寬所建以溉高卬之田的六渠，即是“通溝瀆”、“畜陂澤”。《風俗通義·山澤》釋“波”雲；“陂者，繁也，言因下鍾水以繁利萬物也。”今山東省桓台一帶所稱洞子井，海南島所稱“陂”，是與坎兒井類似的水利工程。後漢永平十二年(69年)夏，明帝“遂發卒數十萬，遣景與王吳修渠、築堤，自滎陽(河南滎陽)東至千乘(山東利津)海口乾余里。景乃商度地勢，鑿山阜，破砥磧，直截溪澗，疏導雍積，十里立一水門，令更相洄注，無復潰漏之患。”在這項大型水利工程中，鑿山阜引水修渠、即是坎兒井式暗渠。兩漢時期暗渠開鑿技術已在全國範圍內套用。元朝駱天驤撰《類編長安志》，記述宋朝大中祥符七年修復龍首渠的情況，勅書中有“矢引頃首之清渠，實唐就北之舊跡，克修廢隧，深副倚毗”之句，證明這一漢代的穿隧水渠經唐宋，仍然發揮效益，直到元朝成宗元貞二年(1296)駱天驤修志時才廢棄。黃盛璋先生認為漢代井渠法，在漢以後“沒有發展下來”，“也沒有傳到關中盆地以外”，與史實不符。
王國維認為“所言與漢井渠之法無異，蓋東來賈胡以此土之法傳之彼國者，非由彼土傳來也。”暫且不論中亞井渠法的起源，關於吐魯番坎兒井技術是由漢代屯田兵卒傳入的中國舊法的論斷，至今還沒有人能提出具有充足理由的反證。《西域井渠考》具有較強的說服力，伯希和在其《評王國維遺書》一文中，也不得不承認公元前2世紀末西安一帶就有坎兒一類渠井，但又說“謂為純粹漢人發明，似乎言之太早。”伯希和的疑慮是由於他不了解中國在春秋以前就有鑿隧取水的古老傳統所致。
錢伯泉已撰文批駁，他闡明波斯語“卡赫萊茲”(Kahrez)是指蘆葦，波斯語稱坎兒井為“anat”，並非"Kahrez”，它與維吾爾語稱坎兒井為"Kariz”的發音絕不相同。
坎兒井坎兒井一詞，與《莊子·秋水》篇中的“坎井”十分相近。“坎井”一詞屢見於典籍。《初學記》把井分為天井、坎井等名目，可見“坎井”早就是井類家族的正式成員。坎井在漢語中是一個開音節和閉音節組成的詞語，容易兒化為坎兒井，翻譯成維吾爾語自然會嵌入一個“兒”音節。維吾爾語Kariz是直接從漢語音譯“坎井”而來。錢伯泉以坎兒井在《史記》、《漢書》等典籍中稱“井渠”，而山東桓台縣民間多稱其為“洞子井”為據，考證維吾爾語坎兒井(Kariz)的語源是漢語“洞子井”的意譯。維吾爾語稱“洞”為ㄆ☆〃olar〃，在它後面加上“子”的音譯(Z)，則須在(r)和(Z)這兩個輔音字母之間增添一個元音字母(i)，於是“洞子井”譯為維吾爾語(olariz)，“oI”這個後顎磨擦音與“k”音相近，就讀成“ka—riz”了。《重修肅州新志》記述明洪武中，肅州乾戶曹斌在“肅州城南二十五里修東洞子、西洞子兩渠，鑿石崖為洞，引水漸上者也，甚為奇異”。接近新疆地方的肅州民眾也把坎兒井稱為洞子渠，維吾爾語Kariz或是漢語洞子井的意譯，可備一說。不論坎兒井(Kariz)是漢語音譯或意譯，都表明它源於中國。
晉唐時期胡蔴井渠與坎兒井
唐代詩歌有關於井渠的生動描述，如李群玉《引水行》云：“一條寒玉走秋泉，引出深羅洞口煙。十里暗流聲不斷，行人頭上過潺湲。”它可以借來形容吐魯番坎兒井。
(一)胡麻井渠
1990年，筆者從吐魯番出土文書中，找出“胡麻井渠”以當坎兒井，引起學術界的關注，肯定或否定者都有。吐魯番出土唐代文書有多處記載“胡麻井”、“胡麻井渠”。《唐顯慶四年(659年)白僧定賃契》有“將五年馬塠口分部田壹畝，更六年胡麻井部田壹畝”。以五年馬塠口分部田更六年胡麻井部田，必須付出4斛麥，說明胡麻井部田優於馬塠口分部田。《武周載初元年(690年)西州高昌縣寧和才等戶手實》有“一段一畝(部田三易)城西五里胡麻井渠，東渠酉麴文澤南渠北曹粟塠”。同件還有一處“城西五里胡麻井渠東荒西荒南荒北張阿桃。”“它展示胡麻井渠是在城西五里由東而南，此段地畝處於該耕作區南部邊緣，其東、西、南三面都是荒地。
大谷一二二一號文書有“屯頭渠，東胡麻井西白海祐南胡麻井北至渠”。大谷二三九二號文書“一段壹畝(部田)城西五里屯頭渠東渠西趙仕義南渠北荒”，這是處於同一方位的兩處耕地，一二二一號文書中的“□□”缺文，是二三九二號文書“城西五里屯”字樣，其“東胡麻井”、“南胡麻井”，應是二三九二號文書中的“東渠”、“南渠”的水源，它說明“胡麻井”附近有渠，即坎兒井入農田的灌溉渠。但這不能成為胡麻井是地名的理由，而是表明井和渠是結合在一起的。
又《唐西州高昌縣授田簿有“西五里胡麻井渠東張花西左延海南荒北荒”。大谷二六〇四號文書有“一段貳畝(三易部田)城西五里胡麻井渠過永寺南”。大谷二三九二號文書有“曹善八一段叄畝(部田)城西五里胡麻井西張龍(住)南張欽北田種歡”。大谷二八六六號文書有“一段貳畝(三易部田)城西五里胡麻井渠東尚寬西渠南高規北張師”。這四塊耕地，除第一塊沒有標明畝數。餘三塊共七畝，加上上述已列靠胡麻井灌溉的田地，總計約十畝。從文書年代相近而這些地塊大都不相鄰接來看，由這口胡麻井
坎兒井來灌溉的面積，遠不止此數。如果這口胡麻井是豎井，即使水源充足，用人工和畜力提水，根本滿足不了生產用水的需要。
吐魯番出土文書有“井渠東渠西劉師南張因前有缺文，不知是什麼名稱，“井渠東渠”一語，證實吐魯番井渠的存在。假若把“井渠”當作胡麻井的渠，那緊接的“東渠”，就完全成了贅文了，於文理不通。胡麻井、胡麻井渠都是指坎兒井而言。在沒有自動化提水機械的年代裡，在吐魯番這樣自然條件下，不可能靠一口豎井而形成渠系灌溉。
此外，大谷二八六七號文書有“四里胡麻井渠”，和“一段貳畝(部田)城□四里胡麻井渠”。大谷一二四三號文書有“畝(部田)城北五里胡麻”。除城西五里有胡麻井渠外，城北五里和城□四里均有胡麻井渠。這說明以“胡麻井”當地名的觀點不符情理，人們總不能把高昌城外方圓幾里路的小圈子內的多處地方都叫“胡麻井”。如果把上述文書中的“胡麻井渠”理解為在高昌城西北部的一道坎兒井，就順理成章了。
(二)泉井與暗道遺蹟
唐代吐魯番坎兒井的存在，還可以從其他文獻和古遺蹟找到線索。《唐忠武將軍行。
左領軍衛部將裴沙墓誌》云：“奏拔四鎮，公仍按以戎律，導以泉井，百戰無死敗。”吐魯番在唐安西四鎮區域之內，其“導以泉井”的“泉井”，應是指坎兒井。這句話頗為準確地表述了坎兒井工程的基本原理，坎兒井就是疏導地下泉流而成。
交河古城內，有一段鑿於地面以下3米左右深30多米長的地下暗道，至今保存完好，尚可過人，雖然尚無法斷定它修建原由，但此類暗道開鑿技術與坎兒井工程相近。據新疆水利廳原廳長維吾爾·米努甫《新疆坎兒井研究》一稿，“在今吐魯番勝金口水庫西壩端有一古居民遺址，在水庫附近曾挖出兩個陶罐和一個陶碗，經鑑定是魏晉時期文物。還有一條長100米的坎兒井，出口處距古居民遺址僅有30米，有7個豎井，每個豎井相隔約10米，現已乾涸，出口處有一段已坍塌成明渠。可以肯定自魏晉至隋唐時期，這一帶必定有坎兒井。
(三)知水官與掏拓所
豎井唐代吐魯番經濟有較大發展，與之有密切關連的坎兒井相應增加。管理水利官員，縣一級設有知水官。吐魯
番出土《唐開元二十二年(734年)西州高昌縣申西州都督府牒為差人夫修堤堰事》文書，其知水官楊嘉惲負責堤堰修整。“同墓所出另一件《唐開元二十二年(734年)西州都督府致游弈首領骨邏拂斯關文》，高昌縣派知水官楊嘉運(即場嘉惲)前往與突厥首領商議，令其派出一定數量的人員，長期從事灌溉勞動，交與多少糧食。《唐勛官某訴辭為水破渠路事》記述有人“過乘開水，渠破牆倒”，“水破渠路”、“桃木滿逸”，與之“論理不伏”，為此向官府提出控訴，“今請迫過處(分)”。所言“合修理渠後始合取水”，是維護井渠工程的一條原則。
水渠維護修理由受益人合力承擔。出租土地水利責任，一般在租佃文書中有明確規定。1964年阿斯塔那10號墓出土《傅阿歡租田契》云：“田中租殊佰役，仰田主承了。[渠]□(中缺)讁，傅自承了。”中間缺文應是“渠破水讁”。從伴出其他文書分析，應是貞觀二十三年立契。這項唐初租佃雙方義務規定，是高昌王國時期租佃義務的沿襲。《高昌□污子從麴鼠兒邊夏田，鼠兒從污子邊舉粟合券》云：“貲租佰役，□不知：若渠破水讁，麴郎悉不知”。對“譴”字解釋不一，影響對當時租佃和水利狀況的正確領悟。
（四）高昌時期
高昌王國時期設水曹管理水利事宜。唐朝西州設掏拓所各縣有知水官、堰頭、渠長，渠長還配有專人負責用水監督檢查。
筆者1988年參於編修《吐魯番市志》時發現1份清朝光緒三十三年（1907年）吐魯番廳的歷史文獻記載了關於坎兒井股份有限公司的資料，並收入新疆維吾爾自治區地方志叢書《吐魯番市》中，該書於2002年5月由新疆人民出版社出版。該資料摘錄於《吐魯番市志》第138頁、第三編“綠洲水利·第三章水利管理”中記述：據光緒三十三年（1907）吐魯番廳資料記載：吐魯番二、三堡鄉約、勝金木頭溝莊頭等，曾集股設立水利股份有限公司開挖泉井。這份文獻充分證實清朝光緒年間吐魯番地區對古老的水利工程——坎兒井管理體制的表白。而這時期正好是吐魯番坎兒井發展的第二個高潮期。
時至民國年間，到了坎兒井發展的第三個高潮期，她的管理體制如何呢？筆者又於2005年從民間徵得一份關於坎兒井管理體制珍貴文物——民國九年十一月十七日，吐魯番縣署徵收官坎租銀的收據，現摘錄如下：
今收到。
木子牙甫伯克。
雅爾湖官坎租戶銀叄拾兩正。
水租。
九年十一月十七日。
吐魯番縣署會計長徐。
該貼上除吐魯番縣署會計長條印外尚有吐魯番縣署印和在今收到上蓋有吐魯番縣署印的齊封章子一枚。
通過該官坎水租收據的研究可知坎兒井在清朝和民國年間就有官坎和民坎之分，民坎是誰修建誰所有，政府保護其所有權。另據普查記載，吐魯番還有“皇家坎”、“義學坎”、“官澇壩”等。
林公井與坎兒井
坎兒井清代施補華有詩一首的序云：“伊拉里克河水利林文忠公遣戍時所開，所謂四十八坎兒也。”林則徐於道光二十五年(1845年)正月十六日從烏魯木齊赴吐魯番，十九日在根忒克台東20里
(今吐魯番市西20公里)看見坎兒井，他的《日記》中寫道：“二十里許，見沿途多土坑，詢其名，曰卡井，能引水橫流者，由南而北，漸引漸高，水從土中穿穴而行，誠不可思議之事。此處田土膏腴，歲產木棉無算，皆卡井水利為之也。”此處離雅爾湖僅5公里，正是吐魯番坎兒井分布區域之一。林則徐由烏魯木齊到吐魯番時，與當時督墾伊拉里克的官員黃南坡同行，兩人交情甚篤，林則徐必對開墾伊拉里克有所建議。他赴塔里木盆地周邊後返程時，又同伊拉里克官員龍士贏、王嘉謨有來往。和林則徐同時負責勘墾事宜的全慶在奏章中談到引託克遜西阿拉溝水灌溉伊拉里克土地，設“人，壽、年、豐”四處墾戶，承領耕種。全慶還提到“吐魯番為南北樞紐，應安置內地民戶，戶領地50畝。農田以水利為首務，並擬定經久修治章程。”其中林則徐有其功勞。但在伊拉里克主持水利工程，開鑿坎兒井的人，應是督墾官黃南坡和吐魯番同知福致堂等人。據民國初期當地百姓傳說，林則徐在伊拉湖西北90公里處開辦大渠一道因工程大，用款甚巨而中止。道光二十五年剛接任伊犁將軍的薩迎阿十分重視吐魯番水利建設，他說：“吐魯番掘井取水，地中連環導引，澆灌高田，以備渠水所不及，名曰閘井，舊有三十餘處，現因伊拉里克戶民無力，飭屬捐錢籌辦，可得六十餘處，共成百處。”後來施補華記述伊拉里克48道坎兒井，應是指薩迎阿所說捐錢籌建的60餘處官坎。所言舊有30餘處，亦是指官坎而言，民坎不在其列。道光年間民坎狀況，從維吾爾四蘇木吾守爾於光緒六年三月的稟帖可見一斑。“道光二十六七年，段吉福或(合)纏民拉則胡兒半一同開渠，坎井水出，段吉福為業，將地畝和與纏民拉則胡兒半，二人和(伙)種地畝數年。有(又)段吉福與田興永，將坎井寫與田興永為業，有(又)和與拉則胡兒半二人和(伙)種四五年。”段吉福在伊拉里克開掘坎井，即為自己的產業，當時執行誰開誰有的政策。
據《新疆水利會第二期報告書》稱；承平時(指阿古柏侵占吐魯番前)，即清朝同治年間，吐魯番(包括託克遜)就有坎兒井800餘道，鄯善有坎兒井360道。
形成條件
自然條件的可能性
坎兒井吐魯番盆地位於歐亞大陸中心，是天山東部的一個典型封閉式內陸盆地。由於距離海洋較遠，且周圍高山環繞，加以盆地窄小低洼，潮濕氣候難以浸入，降雨量很少，蒸發量極大，故、氣候極為酷熱，自古即有“火州”之稱。
根據1952—1958年7年的資料統計，多年的平均降雨僅有19．5毫米，最大為42．4毫米，最小為5．2毫米，多年平均蒸發量為3608．2毫米。多年平均氣溫為14C，最熱的七月份平均為33．6C，最冷的一月份平均為一9．8 C。年內最高氣溫為4 7．6 C，1 953年7月曾達到48C，最高地面溫度可達75'C。
該盆地常年多風，最大風力一般為7—8級。1961年產生了吐魯番50年來不曾有過的大風災，全年僅8級以上的大風就有56次，其中5月31日的那場大風，風力曾達l2級以上，延續了17個小時之久，造成田園破壞、林木折損，使得那片美麗的綠洲一時黯然失色，其慘狀令人觸目驚心。
該盆地的地形高差懸殊，地勢峻陡，周圍高山多系古生代末期海西運動形成的，岩層堅硬且多裂隙，有利於裂隙水的形成，北部的博格達山一般海拔高度在3500一4000米之間，主峰高達5445米，西部的喀拉烏成山，最高峰也在4 000米以上。均為萬年極雪的冰川、南部的覺羅塔格山，海拔在600一1 500米，山麓低矮，沒有積雪、降水亦少，為一極乾旱的剝蝕禿山。東南部是庫姆塔格沙山，沙子堆積在高．300一500米的古生界及中、新生界的基岩之上，極端乾旱為一片不毛之地，盆地中部有火焰山(阿斯騰塔格)褶皺帶，由一系列軸向為北西西一南東東的背斜構造組成，出露的地層以侏羅系、白堊系和第三系的砂礫岩層和泥岩為主，背斜構造為許多先成河谷所切割，在地形上成為海拔5OO一6OO米，東西長90餘公里，南北寬．6—9公里的丘陵地帶。火焰山把盆地分隔成了南北兩部分，盆地中心的艾丁湖，地勢反而極為低洼，湖底海拔為一1 54米，是世界上最低的陸地之一。由於盆地周圍山系高度的互不對稱和盆地中心的極其低洼，加，之山前大多堆積著巨厚的第四紀沉積物。因此形成了自北而南的傾斜平原。山麓沖、洪積扇地段多為顆粒較大的砂礫卵石地層，向平原內部逐漸轉化為顆粒較細的砂土或粘土地層。地面坡度自北向南，逐漸變緩。北部的沖積扇地面坡度一般為1／30一1／50，山前平原地區的地面坡度一般為1／lOO一1／200之間。
由於盆地的氣候條件極為乾旱，地面徑流比較缺乏。盆地北面由冰雪和降雨補給的天山水系以數十條山谷河流形式流向盆地。其中主要的河流按自東向西排列順序有卡爾齊，柯柯亞、二唐溝、克郎溝、煤窯溝、塔爾浪溝、大河沿、白楊河的阿拉溝等。年總徑流量僅有6．65億立方米，年平均流量為21. 1米3／秒。其中最大的白楊河年平均流量只有7．29米3／秒。這些河流的特點除具有流量不大，洪枯懸殊外，並在出山口後，因河床經過戈壁礫石地帶，大多滲入地下，補給了地下水的徑流。但因盆地中部火焰山背斜構造多屬泥質頁岩、透水性極差，起到了地下壩的作用，阻止了地下水向南流入盆地，從而使火焰山北麓，出現了不少由回歸潛水形成的高水位地帶。並在火焰山所有缺口處形成了一系列的泉水溝。其中主要有：蘇北溝、連木沁溝、木頭溝、葡萄溝、桃爾溝、牙爾奶子溝、大草湖等。泉水流量非常豐富，總計年徑流量為3．54億立方米。這些泉水流出火焰山後，又一次重複滲入地下，補給了火焰山南部盆地的地下徑流。最後排泄於盆地中心的艾丁湖。該湖面積約為1 OO平方公里，如按年蒸發量為3000毫米計算，一年內蒸發消耗水量即為3．O億立方米。按吐魯番水利局資料，目前吐魯番盆地的有水坎兒井總計有1177條，年開採平均流量為l8．57米3／秒。即年徑流量已達5.85億立方米。
根據上述數字來看，已利用的泉水和坎兒井水的水量加上湖面蒸發的水量遠遠超過了地面徑流量。即使以泉水作為回歸水論，可以不計，而坎兒井開採水量和艾丁湖的蒸發量之和也是大於天山水系的地面徑流量。由此證明，地下水的補給來源，除了河床滲漏為主以外，尚有天山山區古生代岩層裂隙水的補給，所以說吐魯番盆地的地下水資源是比較豐富的。加上地面坡度特大等情況，從而構成了開挖坎兒井在自然條件上的可能性。
生產發展的需要性
從生產發展條件來看，吐魯番盆地遠在古代漢唐時期就是歐亞交通的孔道、經濟文化交流的要地，雖然該地區氣候乾旱且地面水源非常缺乏，但卻蘊藏著豐富的地下水源和充沛的天然泉水、致使沖積扇緣以下的土地儘是肥美的綠洲。氣候非常炎熱，熱能資源豐富，無霜期長達2 30天以上，實屬農業發展的理想地區。所以自古以來人們就利用天然的泉水進行著農業生產，不但種植著一般的糧食、油料作物，而且發展著棉花、葡萄、瓜果、蔬菜等經濟作物。
這裡的農業生產不僅具有著經濟上的重要意義，而且具有著政治軍事上的重要意義。因此，農業生產上的進一步發展，必然要求人們開發出更多的地下水源，也就是說，農業生產的發展歷史，就是勞動人民開發利用地下水的歷史，通過千百年生產勞動的實踐和內外文化技術經驗的交流，人們終於逐步地找到了一種開發利用地下水的最好形式——坎兒井。
經濟技術的合理性
坎兒井吐魯番盆地雖然埋藏著豐富的煤炭、石油等礦產能源，但直到今天尚未大力開採利用。因此不僅對在古代開挖坎兒井的經濟技術條件上有著很大的限制，就是在今天，開挖坎兒井中的動力機械設備仍然是十分缺乏。電力供應也很少，鋼材水泥也是遠地運輸而來。這些條件給修建地面水的水利工程帶來了很大困難。但是坎兒井的取水形式，既可節省土方工程，又可長年供水不斷，且當地人民在炎熱的地區久居生活，素有修窯築洞的習慣和經驗。另外人們在掏挖泉水的生產實踐中，逐步發現坎兒井形式的地下渠道，不但可以防止風沙侵襲，而且可以減少蒸發損失，工程材料套用不多，操作技術亦頗簡易，容易為當地民眾所掌握。這對克服當地經濟技術上各種困難有很大方便，因此，遠在古代經濟技術條件較差的情況下，各族勞動人民民眾採用坎兒井方式開採利用地下水，就更加顯得經濟合理了。
三個基本條件
① 在當地的自然條件上，由於乾旱少雨，地面水源缺乏，人們要生產、生活就不得不重視開發利用地下水。同時，當地的地下水因有高山補給，所以儲量豐富。地面坡度又陡，有利於修建坎兒井工程，開採出豐富的地下水源，自流灌溉農田和解決人畜飲用。
② 在當時的生產發展上，由於在政治、經濟和軍事上的要求，以及當時東西方文化的傳播，逼使人們必須進一步設法增大地下水的開採量，擴大灌溉面積來滿足農業生產發展的需要。因而對引泉結構必須進行改良，採取挖洞延伸以增大其出水量。這樣就逐步形成了雛形的坎兒井取水方式。
③ 在當時的經濟技術上，儘管經濟技術條件水平很低，但坎兒井工程的結構形式可使工程的土方量大為減少，且施工設備極為簡單，操作技術又易為當地民眾所掌握，故坎兒井的取水方式在當時經濟技術條件水平上是比較理想的形式。
考證物證
坎兒井定向燈葫蘆有緣，在於1990年8月撰寫《從考古學及出土文書中可見坎兒井文化之一斑》出席中國烏魯木齊市和吐魯番市召開的“乾旱地區坎兒並灌溉國際學術研討會”。又於1993年2月，與鍾興麒先生合作編撰出版了《吐魯番坎兒井》一書矗上述文稿中均未談到定向燈葫蘆及坎兒井定向專題。筆者與1995年5，6月又在吐魯番舊貨市場，從一位維吾爾族攤位處發現併購得坎兒井挖鑿所需用的銅製專用工具一定向燈葫蘆(殘缺)，為典型的新疆紅銅質。(附圖2)可謂筆者與定向燈葫蘆有緣，約莫過了十幾天后又在該處發現與上述形制相同，但較完整的黃銅的定向燈葫蘆。為研究新疆坎兒井起源的悠久歷史增添又一佐證。
1995年7月28日適逢“新疆坎兒並新聞發布會”召開，筆者向與會的國家領導人鐵木爾·達瓦買提、自治區水利廳領導及地、市領導，各新聞媒體記者、中華江河體育遊樂促進會領導及各地的水利科研和坎兒井研究的專家學者展示了新發現的兩隻銅製坎兒井施工的專用工具一定向燈葫蘆。
定向燈葫蘆的形制與功能上述兩隻定向燈葫蘆，為鑄糊砂製成，其中一隻黃銅定向燈葫蘆上制有專供定向用的箭頭，另一隻紫銅定向燈葫蘆形狀與黃銅定向燈葫蘆完全相同，只是設在定向箭頭的位置燈壺上留下了殘缺痕跡。在黃銅燈葫蘆箭頭的背面發現刻有古察合台文銘文：漢譯為：依瑪目坎孜，即：依瑪目坎兒井。因察合台文字是維吾爾族800年前使用過的文字，故當即有人初步認定，該定向燈葫蘆的歷史距今約800年的時間。並由吐魯番報記者撰文在該報發表了該信息。
定向燈葫蘆功能
1、可供深井、暗渠開鑿時照明：
2、用於兩豎井間鑿通暗渠定向(取直)：
3、可測定暗渠頂部、兩側和渠底的平直：
4、在深井坎兒並開鑿、掏撈、延伸施工前，先將燈點燃，用繩子放下去或在施工匠人進入深部暗渠時測定是否有瘴氣存在，以防施工人員傷亡：
5、“更班”計時功能等。
定向燈葫蘆一坎兒井歷史淵源的佐證。筆者自從有緣集得上述兩隻銅製定向燈葫蘆後，首先到自治區人大、送給德高望重的水利專家王鶴亭先生鑑定，王老總認為該定向燈葫蘆應是新疆坎兒井悠久歷史的佐證。此後，又到新疆水利廳科教處和吐魯番地、市水科研機關，請有關專家學者鑑定。其後筆者亦曾走訪了吐、鄯、托一市兩縣的知名坎兒並匠，向他們請教後略知其一般的坎兒井開鑿施工程式，但尚無人會使用上述定向燈葫蘆，連年過80的吐魯番原種場的坎兒井“巨匠”阿不都斯木老人他也說“從未見過此種定向燈葫蘆”。但經他細心觀察後，他認為可能會與近現代使用的燈葫蘆功效相仿。
筆者為搞清楚坎兒井歷史淵源，力圖從該挖鑿坎兒井的專用工具一定向燈葫蘆的歷史來探索坎兒井的起源，並帶上它到吐魯番地區文物局、博物館及自治區考古所、博物館請教過多位著名專家學者，得到的答案是未知數。但在吐魯番地區文物局得到該局副局長馬國玉的提示：可刮些燈垢去做碳一14測試，方可知曉為此，本人曾向地區主管旅遊文物工作劉倫策副專員，申請做碳一14測定的經費，劉專員批轉到地區文物局，可地區文物局說經費緊張困難等退拖了伍年未能實施。後來經中國社會科學院考古所博士生巫新華先生帶去了燈垢，又因經費沒有落實等原因，兩年未實施。直至2001年，筆者自籌資金2000元交原自治區考古研究所副所長李肖博士，連同燈垢在他來吐得知此事後主動幫助帶回北京，轉請中國社科院考古研究所的郭物先生，將“油垢”交請北京大學加速器質譜(AMS)碳一14測試室、實驗室(亦稱：，北京大學考古文博科技考古與文物保護實驗室)，與2002年2月27日測得黃銅定向。燈葫蘆為：380±60年，紅銅定向燈葫蘆為：現代的筆者認定其結果應為明末、清初康熙年代之物。
坎兒井匠的眼睛一燈葫蘆
吐魯番坎兒並開鑿、維修、延伸時使用的首選工具，俗稱：坎兒井匠的眼睛一燈葫蘆。吐魯番坎兒井施工過程中使用過的燈葫蘆，可謂形態各異，多種多樣，別具一格。筆者曾2000年在《新疆畫報》(第三期)刊發過“古老的坎兒井燈葫蘆"一文，其中：1，計時更班燈葫蘆(青銅)；2、雙肚異型燈葫蘆(陶瓷)；3、定向燈葫蘆(銅質)；4、最古老的銅、鐵制敞口燈葫蘆；5、古老(沿用至今)的大小各異的陶製燈葫蘆。更可喜的是筆者在上文刊發不久又從吐魯番的坎兒井故鄉，現在有水坎兒並最多的地方一亞爾鄉的一位坎兒並匠祖傳世家的後裔，現任亞爾鄉坎兒井．施工隊隊長尕依提匠人家，徵集到一隻吐魯番坎兒並悠久歷史的又一佐證一一仿唐三彩檯燈式坎兒井燈葫蘆。亦可稱：高桿燈葫蘆。所謂仿唐三彩台式燈葫蘆即是由吐魯番古．代陶藝工匠參照挖鑿坎．兒井時用的燈葫蘆下面制一高桿和一托盤合-為一體，仿照唐三彩的生產工藝製作而成的一種高貴、典雅而叉獨具特色的照明工具。該仿唐三彩台式燈的發現，目前尚未查到相關文獻資料的記載，故歷史待考，然而該燈上部的燈葫蘆至今仍在吐魯番盆地開挖，維修坎兒並的過程中使用。該仿唐三彩台式燈葫蘆應是吐魯番坎兒井歷史悠久的又一佐證。
綜上所述，小小坎兒並燈葫蘆，真是妙不可言，除鑄造工藝複雜多變，不僅功能多樣，而使用方便、靈活、簡單易行，是古代吐魯番各族勞動人民聰明智慧的結晶。直到今天，依然閃爍著不朽的科技之光。筆者遺憾的是太貧困了，如果經濟富裕，則應將收藏的六大系列的20餘只挖坎兒井用的燈葫蘆都送到北京大學考古文博院科學考古與文物保護室去做碳-14測定，到那時可得出吐魯番挖坎兒井用的燈葫蘆的一系列科學數據，至此，吐魯番坎兒井的悠久歷史，則是不言喻了。
總而言之，上述形狀不同、功能各異的燈葫蘆的發現和北京大學考古文博院科學考古與文物保護室實驗給定向燈葫蘆科學測定年代的確定數值，尚還不能肯定該定向燈葫蘆-是吐魯番開鑿坎兒並的第一隻燈，該燈是普通燈葫蘆經過漫長歷史使用後由簡單改造發展成較為科學的定向燈，它們的經歷給當今研究坎兒並歷史淵源的科學工作者提供了否定中國科學院地理研究所黃盛璋研究員對新疆坎兒並研究論文中認為吐魯番坎兒井歷史不超過距今兩百年論點的“鐵證"。
近年現狀
坎兒井吐魯番的坎兒井呈衰減之勢。全疆坎兒井50年代多達1700條，隨著不斷的乾涸，80年代末已降至860餘條。吐魯番地區坎兒井最多時達1273條，目前僅存725條左右。
究其原因，首推吐魯番地區綠洲外圍生態系統的嚴重破壞。據最新衛星遙感監測數據表明，該地區強烈發展荒漠化土地面積已占總面積的46．87％，而非荒漠化面積僅占總面積的8．8％。水資源日漸短缺，地下水位不斷下降，坎兒井水流量也逐年減少。
隨著吐魯番地區經濟發展，機井得以廣泛使用。機井投資少效率高，開採極其隨意。全地區已有的幾千口機井從地下大量抽水，而全區11億立方米的可利用水資源中，地下水僅占兩個億。比較而言，坎兒井造價高，維護難，導致使用率不斷下降；在地表水利用上，一些河流上游修建水庫，大壩截流後，下游水源便捉襟見肘。已建的柯柯牙水庫和坎兒其水庫，就對其下游近百條坎兒井直接造成生存危機。
此外，吐哈油田開發力度不斷加大，光一個吐哈油田，每年就用去吐魯番500萬立方米水。油田用水量非常之大，加之打井極深，地下深水被大量抽走，坎兒井水源間接受到影響。特別是在坎兒井附近鑽油井，使坎兒井面臨著被污染的危險。1997年，吐哈油田就曾發生坎兒井上游的油井與坎兒井交匯，導致油滲水現象。由於缺乏深一步的監測手段，目前油田對水質的深層影響尚難判斷。
對於坎兒井的日漸式微，各方看法截然不一。一種觀點認為，從純經濟角度看，坎兒井已無生存必要。在科技飛速發展的今天，坎兒井未免過於落後，夏季易乾涸，冬季水多時又易白白流走，無法蓄存。而水庫可蓄水，隨時進行生態調節。應該任坎兒井自然消亡，優勝劣汰，由水庫等水利設施取而代之。
另一種觀點則認為，坎兒井是我國古代勞動人民留下的不可多得的珍貴人文遺產，具有極高的歷史價值和科學價值，尤其在強調生態開發的今天，坎兒井具有不可比擬的旅遊開發價值。如果因為今天的短視讓這份人類遺產消失殆盡，我們將愧對子孫後代。
是生存還是毀滅？坎兒井的命運懸而未決。在吐魯番地區工作長達30年的行署副專員蔡炳華痛心疾首：“任其下去，不出30年，坎兒井將不復存在。”
當地人士的態度是：水庫要建，機井要打，坎兒井要保護。據悉，目前吐魯番地區除將坎兒井列入農業水利的一部分進行維修保養外，還組織了“坎兒井研究會”，並將成立“坎兒井監測站”，隨時觀測坎兒井水位水質等的變化。為將坎兒井的保護納入法制管理軌道，吐魯番地區早在3年前就已起草了《吐魯番坎兒井水資源條例》等有關法規，報請自治區人大批准實施，但至今未見批覆。據了解，該地區還準備報請國家及自治區建立坎兒井自然保護區，以避免在新的開發建設中造成新的破壞。
旅遊須知
拍照提醒：坎兒井裡面的路是順著走的，不可以走回頭路，因此要拍照就馬上拍，錯過可就追悔莫及了。
門票:40元
交通:距離市區6公里，可乘坐1. 101, 102路公車前往.還可包車前往。
中國世界文化遺產預備名單
| 說明 | 按照《保護世界文化和自然遺產公約》的規定，列入聯合國教科文組織的《世界文化與自然遺產預備名單》是申報世界遺產的先決條件，至少每10年修訂一次。最新一版的《中國世界文化遺產預備名單》，於2012年11月17日正式公布，共有45項不同類型的文化遺產被國家文物局列入。 |
| 文物類 | 陰山岩刻|瘦西湖|鼓浪嶼|花山岩畫|哈尼梯田|絲綢之路|海上絲綢之路|京杭大運河|靈渠|白鶴梁|蜀道|坎兒井|志蓮淨苑|南蓮園池|奉國寺大殿|應縣木塔 |
| 遺址類 | 西夏陵|統萬城|遼上京城遺址|紅山文化遺址|侵華日軍第七三一部隊舊址|金上京遺址|良渚遺址|青瓷窯遺址|潞簡王墓|黃石礦冶工業遺產|鳳凰區域性防禦體系|釣魚城遺址|萬山汞礦遺址|杏花村汾酒作坊|成都水井街酒坊遺址|瀘州老窖作坊群|古藺縣郎酒老作坊|劍南春酒坊遺址|宜賓五糧液老作坊|紅樓夢糟房頭老作坊|泰安作坊|牛河梁遺址| 魏家窩鋪紅山文化聚落遺址|紅山後遺址|興城城牆|南京城牆|台州府城牆|壽縣城牆|明中都皇城遺址|荊州城牆|襄陽城牆|西安城牆|唐崖土司城遺址|容美土司遺址|老司城遺址|海龍屯|金沙遺址|古蜀船棺合葬墓|三星堆遺址|南越國宮署遺址|普洱景邁山古茶園|芒康鹽井古鹽田 |
| 建築群 | 北京中軸線|關聖文化建築群|丁村古建築群|党家村古建築群|無錫惠山祠堂群|江南水鄉古鎮|閩浙木拱廊橋|閩南紅磚建築|三坊七巷|贛南圍屋|侗族村寨|藏羌碉樓與村寨|苗族村寨|甪直鎮|周莊|千燈鎮|錦溪|沙溪|同里鎮|烏鎮[浙江省桐鄉市]|西塘|南潯鎮|新市 |
吐魯番市的主要旅遊景點
| 吐魯番，又稱“火州”，位於中國新疆天山東部山間盆地，是中國內地連線中國新疆、中亞地區及南北疆的交通樞紐。吐魯番是古絲綢之路上的重鎮，曾經是西域政治、經濟、文化的中心之一。歷史悠久，有四千年文字記載。文化積澱深厚，從最早的交河故城，到高昌故城、坎爾井、蘇公塔、維吾爾古村落，已發現文化遺址200餘處。 |
吐魯番著名旅遊景點
| 簡介 | 吐魯番古稱姑師，是古絲綢之路上的重鎮，位於新疆維吾爾自治區中部，北隔天山與烏魯木齊市相鄰。有各類古代文化遺蹟70多處，至近代包括原始遺址、故城遺址、古墓群、石窟寺、烽燧驛站、岩畫等等，其中有5處全國重點文物保護單位。 |
| 景點 | 勝金口千佛洞 雅爾湖千佛洞 中國內陸海拔零點 吐魯番神泉 伯什哈千佛洞 盤吉爾怪石林 雅爾湖古墓群 吐峪溝景區 七泉湖薩依烽燧 垂吉爾塔格山岩畫 車師古道 大墩烽燧 吐魯番博物館 白楊河魔鬼城 阿斯塔那古墓群 艾丁湖 柏孜克里克千佛洞 高昌故城 火焰山 交河故城 坎兒井 吐魯番市葡萄溝風景區 沙療所 沙漠植物園 沙山公園 蘇公塔 葡萄溝遊樂園 坎兒井民俗園 大漠土藝館 坎兒井遊樂園 沙漠生態旅遊風景區 |
