構(gòu)理
坎兒井是一種結(jié)構(gòu)巧妙的特殊灌溉系統(tǒng)，它由豎井、暗明渠和澇壩四部分組成�？偟恼f來，坎兒井
的構(gòu)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，然后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接，把地下水引至地面灌溉桑田。
拓展資料：
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，在那郁郁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，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。
坎兒井始于西漢，而指南針在明朝時期才從中原傳入西域，在開挖暗渠時，為盡量減少彎曲、確定方向，吐魯番的先民們創(chuàng)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。然后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(fā)明了油燈定向法。油燈定向是依據(jù)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，并且能夠保障暗渠的頂部與底部平行。但是，油燈定位只能用于同一個作業(yè)點上，不同的作業(yè)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。由于吐魯番的土質(zhì)為堅硬的鈣質(zhì)粘性土，加之作業(yè)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(jù)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，由于吐魯番高溫干燥，蒸發(fā)量大，水在暗渠不易被蒸發(fā)，而且水流地底不容易被污染，再有，經(jīng)過暗渠流出的水，經(jīng)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(zhì)及微量元素，當?shù)鼐用駭?shù)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(xiāng)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(jīng)過地層滲透，通過暗渠流向明渠的第一個出水口。
明渠澇壩
暗渠流出地面后，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(diào)節(jié)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，哪里需要，就送到哪里。
建造條件
在吐魯番盆地大量興建的原因，是和當?shù)氐淖匀坏乩項l件分不開的。吐魯番是中國極端干旱地區(qū)之一，年降水量只有16毫米，而蒸發(fā)量可達到3000毫米，可稱得上是中國的“干極”。但坎兒井是在地下暗渠輸水，不受季節(jié)、風沙影響，蒸發(fā)量小，流量穩(wěn)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(zhì)為砂礫和粘土膠結(jié)，質(zhì)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(zhì)條件。
“坎兒井”是“井穴”的意思，其結(jié)構(gòu)是由豎井、暗渠、明渠、“澇壩”(積水潭)四部分。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，然后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接，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(shù)十萬畝良田，才孕育了吐魯番各族人民，使沙漠變成了綠洲。
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(huán)。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。
坎兒井是干旱荒漠地區(qū)，利用開發(fā)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�？矁壕谕卖敺璧貧v史悠久，分布很廣。長期以來是吐魯番各族人民進行農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和人畜飲水的主要水源之一。由于水量穩(wěn)定水質(zhì)好，自流引用，不需動力，地下引水蒸發(fā)損失、風沙危害少，施工工具簡單，技術(shù)要求不高，管理費用低，便于個體農(nóng)戶分散經(jīng)營，深受當?shù)厝嗣裣矏邸?/p>
坎兒井是中華文明的產(chǎn)物。盛弘之《荊州記》中記述：“隋郡北界有厲鄉(xiāng)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(nèi)有周圍一頃二十畝地，中有九井，神農(nóng)既育，九井自穿。又云：汲一井則眾井水動，即以此為神農(nóng)社，年常祠之�！本啪源┫嗤�，一井牽動眾井，這與地下暗渠相通的坎兒井結(jié)構(gòu)相同。
神農(nóng)是我國農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥發(fā)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�！彼创┚畷r，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，比傳說波斯于公元前8世紀有坎井，要早1000多年。
《莊子·天地》篇云：“子貢南游于楚，反于晉，過漢陰，見一丈人，方將為圃畦，鑿隧而入井，抱甕而出灌，搰搰然用力甚多，而見功寡。子貢曰：‘有械于此，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�？梢娫诖呵飼r期鑿隧取水已是一項古老技術(shù)，而這種技術(shù)運用于坡度較大地段，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”。這類井似同于壑，應是流水深溝或地下暗渠。(茍子·正論)又云：“坎井之蛙，不可與語東海之樂�！笨簿匠霈F(xiàn)在先秦典籍之中。人們相信波斯地下暗渠起于公元前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(chǎn)生坎井的文化背景淵遠流長。
漢代中原井渠法與坎兒井
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(tǒng)。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(nóng)區(qū)或居住區(qū)。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。今人動云林文忠所創(chuàng)，非也�！彼趭A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‘臨晉民愿穿洛以溉重泉以東萬余頃故惡地。誠即得水，可令畝十石。’于是為發(fā)卒萬人穿渠，自征引洛水至商顏下。岸善崩，乃鑿井，深者四十余丈。往往為井，井下相通行水。水隕以絕商顏，東至山領十余里間，井渠之生自此始�！苯耜兾鞒纬强h北頭村附近有一段引洛水入渠的遺跡，南流十余里進入永豐境。其第一段井渠共發(fā)現(xiàn)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(nóng)田，也有少數(shù)引河水的坎兒井，其工程原理一致�！熬源耸肌保侵钙鋸V泛推廣而言，并非說其工程原理與技術(shù)經(jīng)驗形成于此時，否則，何以言“臨晉民愿穿洛以溉”，漢武帝就發(fā)卒萬人立即動工。這說明早已有成熟的穿井技術(shù)可資應用。
《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�！睗h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�！眱簩捤ㄒ愿雀邊n之田的六渠，即是“通溝瀆”、“畜陂澤”。
《風俗通義·山澤》釋“波”云；“陂者，繁也，言因下鐘水以繁利萬物也�！苯裆綎|省桓臺一帶所稱洞子井，海南島所稱“陂”，是與坎兒井類似的水利工程。后漢永平十二年(69年)夏，明帝“遂發(fā)卒數(shù)十萬，遣景與王吳修渠、筑堤，自滎陽(河南滎陽)東至千乘(山東利津)�？诟捎嗬铩＞澳松潭鹊貏�，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(shù)已在全國范圍內(nèi)應用。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(jīng)唐宋，仍然發(fā)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，在漢以后“沒有發(fā)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�！睍呵也徽撝衼喚ǖ钠鹪矗P于吐魯番坎兒井技術(shù)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�！段饔蚓肌肪哂休^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(fā)明，似乎言之太早�！辈：偷囊蓱]是由于他不了解中國在春秋以前就有鑿隧取水的古老傳統(tǒng)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”，并非"Kahrez”，它與維吾爾語稱坎兒井為"Kariz”的發(fā)音絕不相同。
坎兒井一詞，與《莊子·秋水》篇中的“坎井”十分相近。“坎井”一詞屢見于典籍。《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�？簿跐h語中是一個開音節(jié)和閉音節(jié)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(jié)。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”，而山東桓臺縣民間多稱其為“洞子井”為據(jù)，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〃，在它后面加上“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)，于是“洞子井”譯為維吾爾語(olariz)，“oI”這個后顎磨擦音與“k”音相近，就讀成“ka—riz”了。
《重修肅州新志》記述明洪武中，肅州干戶曹斌在“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，都表明它源于中國。
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