世界最大最複雜的地下水利工程——坎兒井
大家是否知道，中國有一個世界最大也最複雜的地下水利工程，它全長5000多公里，總數量1700多條，密布有上萬多個豎井，最深可達90多米，與萬里長城、京杭大運河並稱為中國古代最偉大的三大工程，它便是新疆地區的坎兒井。
身為中國古代三大工程之一，其知名度遠遠不如長城和京杭大運河，甚至也比不上都江堰出名，很多中國人甚至都沒有聽說過，這不得不說是一種遺憾！今天帶大家領略一下：
坎兒井，是新疆乾旱地區一種特殊的地下渠灌溉系統，主要分布在新疆東部博格達山南麓的吐魯番和哈密兩個地區，至今已有兩千多年的歷史。它是把地層中的潛流沿著挖成的暗渠引至地面，再由明渠引入農田或澇壩，整體工程量十分巨大，也非常考驗人的智慧，對發展當地農業生產和滿足居民生活需要，都具有十分重要的意義。
要知道，吐魯番是中國極端乾旱地區之一，年降水量只有16毫米，而蒸發量在3000毫米以上，可謂中國的干極。但是新疆卻有一個好處，就是高山上有雪水融化入地，地形又有盆地。新疆土壤多為砂礫，滲水性很強，山上雪水溶化後，大部分會滲入地下，流入盆地蓄水層。於是，當地人因勢利導，利用山的坡度和地下渠，巧妙地創造了坎兒井。
之所以說它偉大，讓我們先看看坎兒井的構造：
坎兒井，主要由豎井、地下渠道（暗渠）、地面渠道（明渠）和澇壩(小型蓄水池)四部分組成。
掘井人先在高山雪水潛流處，尋其水源，在一定間隔打一些深淺不等的豎井彙集水源，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接，再把地下水引至地面，灌溉桑田。
坎兒井匯聚地下潛流而成地下河，保護可貴水源儘可能不受炎熱、狂風、沙塵暴的影響，並長期保持穩定流量；它順地勢自然流動，由龍口（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）出地面，為綠洲生命提供著成本相對低廉的水源供給。
接著，我們來分析一下坎兒井的施工難度：
1）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。一般每隔20—70米就有一口豎井；一條3~10公里的坎兒井，豎井通常多達上百個；井口一般呈長方形或圓形，長1米，寬0.7米，深度最深可達90多米。
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。
2）暗渠，又稱地下渠道，是坎兒井的主體。它一般高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。
暗渠挖掘還有一個很大的難題，就是方向的定位。由於地下挖掘，再加上最早始於西漢，指北針等工具並沒有在此應用。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。
此外，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，吐魯番坎兒井也被稱為「地下長城」。
最後，我們再來看看坎兒井的規模：
在新疆大約有坎兒井1700多條，全長約5000公里，其中僅吐魯番就多達1100多條，吐魯番的耕地有七成是靠坎兒井灌溉。
大家可能對5000公里沒概念，可以先看看京杭大運河1700公里的長度：
再看看貫徹中國南北的黑河-騰衝線長度，全長：3742公里！
現在也許能理解坎兒井的五千多公里有多長。如果再考慮豎井施工量，保守估計坎兒井掘進1m距離3x4x1=12立方的開挖量，那麼5000公里的長度就要挖掉超過6000萬立方的土石，這相當於把天安門廣場那麼大的一片面積直線向下挖個137米的大坑。而這土石量，堆起來成為25cm厚2m高的牆可以繞地球赤道3圈。
要知道這可是在古代就開始開挖，早先沒有指北針等定位系統，還涉及到井下作業，垂直開挖，克服奔涌的地下水等，而且都是在沒有機器的幫助下完成的。
當前，現存年齡最大的坎兒井是吐爾坎兒孜，位於吐魯番市恰特卡勒鄉莊子村，全長3.5公里，日水量可澆20畝地，1520年挖成，至今已498年；最長的坎兒井是鄯善縣紅土坎兒孜，全長25公里，日澆地58畝；豎井最深的坎兒井，是位於鄯善吐峪溝鄉蘇貝希坎村東部的努爾買提主任坎兒孜，全長20.7公里，井深98米，日澆地25畝，開鑿於1900年；水量最大的坎兒井是吐魯番市艾丁湖鄉吾力托爾坎村歐吐拉坎兒孜，日水量澆地70畝！
始於2000年前，挖了超過5000公里，使用歷史超過千年，這些都足以被稱成為世界地下水利工程之最，其工程之浩大，構造之巧妙，讓人嘆為觀止。
新疆坎兒井，是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，值得當代人給予更多的關注和保護！！！
