這裡是世界上海拔最低的盆地，這裡是中國最炎熱的火洲，這裡是中國最幹旱的地方，而人類的文明卻從未間斷。這片神秘的土地孕育了上千年的文化，成為連接東西方文明的紐帶、絲綢之路上的一個重要交匯點，它就是吐魯番。提起吐魯番，人們總會想起甜美的瓜果，還會想起她悠久和神秘的歷史。從考古記錄上來看，從舊石器時代開始，這裡就有人類活動的跡象。然而，令人疑惑的是水是人類生產生活和文明發展的重要條件，而年平均降水量僅有16.5毫米，蒸發量卻達到3000毫米的火洲，是怎樣變成孕育無數生命的綠洲的呢？
在中國，坎兒井獨一無二。從空中俯瞰，吐魯番這片乾燥而荒涼的戈壁沙漠上，佈滿了無數神秘的凹坑。這些宛如珍珠般的凹坑錯落有致地伸向綠洲，它們的下面是一道道有著2000多年歷史的暗渠，這就是被稱為戈壁灘生命之源的坎兒井灌溉系統。一排又一排豎井深入地下，由長度共計超過5000公里的暗渠相連接。5000公里是什麼概念？就是長度超過印度從南到北的距離！長度與黃河不相上下！這是一個名副其實超級工程。保守估計，坎兒井掘進1米距離約產生12立方的開挖量，那麼5000公里的長度就要挖出超過6000萬立方的土石，把這些土石量堆成25厘米厚2米高的墻可以繞地球赤道3圈。有了坎兒井，160公里外天山上的冰川雪水，便得以引至農田和村莊。這項走在技術前列的古老水利工程，如今仍然潤澤著這片土地。
坎兒井主要分佈在新疆天山山脈東部的吐魯番及哈密盆地，其中尤以吐魯番為多。坎兒井之所以能夠在吐魯番順利使用，與當地特有的地理條件密不可分。吐魯番盆地是中國的最低點，距吐魯番市中心以南50公里的艾丁湖低於海平面154米，是僅次於死海的世界第二低地。整個盆地四面環山，北面有天山博格達峰，西面有喀拉烏成山，南面有覺羅塔格山，東南有庫姆塔格沙山。從天山山腳到艾丁湖的直線距離不過60公里，但高差卻達1400多米。氣溫高的時候，山頂上的冰川融化，流向戈壁礫石帶後迅速下滲，在盆地邊緣形成潛水帶。而吐魯番土質為砂礫和粘土膠結的鈣性土壤，質地堅硬，不易坍塌，這一特點為大量開挖坎兒井，提供了地質條件。
坎兒井，有四個重要組成部分，缺一不可。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，同時也是送氣通風口。一般越向上遊豎井越深，間距越長，約有30至70米，越往下遊豎井越淺，間距也越短，約有10米到20米。井深因地勢和地下水位高低不同而有深有淺，最深的豎井可達90米以上。暗渠，又稱地下渠道。一般按一定的坡度由低往高處挖，這樣水就可以自動地在含水層中會匯聚起來。暗渠一般高1.7米，寬1.2米，短的100至200米，最長的長達25公里。地下水源順著挖好的暗渠，引水下流，流出山地區域，進入人們的生活區。人們在挖好水渠，等待暗渠的水流到地面，變成明渠，同時在地表修建具有蓄水和調節水作用的澇壩。這種大大小小的蓄水池將水蓄積在澇壩，哪裡需要用水，就把水送到哪裡。就這樣，一個無動力吸水設施，一個完整的蓄水、澆灌、維修體系就形成了。
2700年前莊子的《秋水篇》裡就有“坎井”這個詞匯。考古學家在托克遜縣柯爾伽依鄉發現了一處水系分佈巖畫。據考證，此巖畫距今已有2000多年時間了。巖畫上有一組小圓坑，有規則地排列著，可以看出是掏挖井泉的跡象。最後一個圓坑之後，成了一條小渠向前延伸而去，與現在的坎兒井極為相似。著名歷史學家王國維在《西域井渠考》一書中提出過一個著名的觀點：新疆的坎兒井早在2000多年前的漢代就已經出現了。其理論依據是得之於《史記·河渠書》，此書記述了漢武帝劉徹曾經命令士卒萬餘人引陜西洛水到商顏山下，因渠岸不斷崩塌，表面引水很困難，於是，便挖掘了許多豎井，使“井下相通行水”，最終使商顏幹渴焦灼的土地得到了清涼甘甜的滋潤。後來，有考古學家在商顏竟然找到了當年的那一口口豎井。那些2000多年前出現在黃土高原的坎兒井，被史人稱為“井渠”。
王國維在《西域井渠考》中闡明了井渠技術西傳的時間和路線。公元前一世紀中葉，西域烏孫國內亂，漢廷一面派人告諭烏孫王烏就屠不能擅奪王位，必須尊崇漢王冊立的元貴蘼。同時，又命令熟悉西北地理的破羌將軍辛武賢率師待命，準備應付事變。辛將軍深知西北地廣人稀，缺水少糧，遠征烏孫談何容易。為了有備無患，他一方面叫人沿疏勒河谷探明路線，建立交通標志；另一方面又令士兵“穿鑿卑韉侯井以西，欲通渠轉谷，積居盧侖以討之。”所謂的“卑韉侯井”，據三國時的學者孟康解釋說是：“大井六，通渠也。下泉流湧出，在白龍堆土山下。”據此一解，可以看出，卑韉侯井與今天的坎兒井幾乎完全一樣。
坎兒井是世界上最大的地下水利灌溉系統，它始於2000多年前，超過5000公里，使用時間超過千年。與萬裡長城、京杭大運河並稱為中國古代三大工程。而開鑿一條坎兒井少則幾年，多則十幾年，堪稱超級工程！上世紀50年代末期，全疆坎兒井曾達到1784 條，暗渠總長度約5272公里，灌溉面積約50多萬畝。吐魯番、哈密盆地的坎兒井總長度為3000公里，總儲水量達6億立方米，灌溉面積47萬畝，占該盆地總耕地面積70萬畝的67%。這些猶如人體血脈的坎兒井延伸到茫茫戈壁，成了戈壁文明得以發展的生命線，孕育出了吐魯番如玉般的葡萄和甘甜的瓜果，成為了人們生活中不可缺少的生命之源。
然而，從上世紀80年代起，因缺錢維修，加上超量開采地下水，很多坎兒井出現淤堵、滲漏、裂隙、坍塌，仿佛被抽走了筋骨血水一樣，漸漸退去了往日的激情，一天天在減少、消失。2007年4月，國務院決定開展第三次全國文物普查，這項止於2011年12月，花時近5年的調查顯示：新疆境內遺存坎兒井1540條，只有25%的坎兒井有水，它們開鑿年代大多為清代至近現代，主要分佈在吐魯番、哈密等地，其中吐魯番市遺存坎兒井1108條。新疆坎兒井研究學會秘書長吾甫爾說，坎兒井雖說已有2000多年的歷史，但我們現在已找不出年齡超過1000歲的坎兒井了，因為坎兒井也有生命周期，它的誕生和消亡過程是個優勝劣汰的過程。目前存留下來都是生命力較強的優質坎兒井，只要措施得當，這些坎兒井是有可能傳承下去的。
探究坎兒井衰落原因，首推吐魯番地區綠洲外圍生態系統的嚴重破壞。據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。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2億。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，一些河流上遊修建水庫，大壩截流後，下遊水源便捉襟見肘。已建的柯柯牙水庫和坎兒其水庫，就對其下遊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，僅一個吐哈油田，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。
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。2009年，新疆坎兒井搶救性保護加固工程在吐魯番市拉開帷幕，開始實行掏撈清淤、卵形涵加固、安裝井蓋等保護工作。截至2019年，加固工程已開展了6期，先後投資9000多萬元，對全疆164條坎兒井進行了保護加固——共加固豎井1.57萬個，掏撈清淤明渠、暗渠714公里。其中，吐魯番保護加固坎兒井130條，加固豎井1.37萬個，掏撈清淤明渠、暗渠近650公里。加固後的坎兒井，出水量比過去平均增加30%左右。如今，吐魯番的坎兒井年徑流總量達1.786億立方米，灌溉面積約13萬畝，約占全市水資源總量的8%、灌溉面積的7%。
在特定時期、特定地區創造的坎兒井，其智慧是不言而喻的。一方面，坎兒井可以減少強烈的水分蒸發，節約用水資源的浪費；另一方面，坎兒井水深藏在地下，可以避免地表層的污染，使其水質純凈清涼。坎兒井的井線越長，沿線豎井越多，匯集的地下潛水就越豐沛。尤其在吐魯番盆地這樣的乾燥高溫地帶，本來就滴水如油，坎兒井的發明有效地防止了大量的水資源被蒸發和流失，這就是坎兒井能保存和使用到今天的生命所在。這個隱藏在戈壁灘生命綠洲的奧秘，一直不斷完善的偉大工程，無疑也是千百年來勞動人民勤勞和智慧的見證。
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