新疆坎儿井历史悠久（“坎儿井”为维吾尔语Kariz的汉字音译）,关于它的起源问题，学术界历来存在“传入说”和“自创说”两类。在“传入说”中又可分为“国外传入说”和 “国内传入说”两种。前者认为，坎儿井早在公元前8世纪就已在今中亚地区出现，它是18世纪时才由伊朗传入新疆的；后者认为，坎儿井即两千年前西汉关中地区存在的所谓“井渠”。这一灌溉系统是随着西汉政府对西域的经营，尤其是大规模屯田的兴起后，经由敦煌传入今新疆地区。从更为广阔的历史文化背景出发，在结合具体的文献记载和考古发现，许多研究者认为，坎儿井是新疆当地各族人民在发展农业生产和与干旱作斗争的过程中，经过实践，逐步完善而创造出来的。当然，在漫长的历史时期中，无论是我国内地的“井渠”还是伊朗类似的灌溉系统应该都对新疆坎儿井的创造产生过积极的影响。这种“自创说”虽然有待进一步的深入探讨，但似乎更符合新疆历史的发展状况。
在汉晋时期的史料记载中，已多次提到汉人在西域凿井取水之事，说明凿井的技艺很早就已传入当地。吐鲁番出土的南北朝时文书中，言及多处当地有固定名称的井、堤堰和渠道，据研究，它们并非全部都是地上的明渠，可能有坎儿井包含其中。唐朝灭高昌国后，于其地置西州。在州属的官吏中，专设有“掏拓所”一职负责用水管理。它一方面反映了水在绿洲农业中的重要地位，另一方面说明当地已存在不少的水利设施。由于受经济技术条件的限制，坎儿井虽然在新疆出现较早，但在漫长的历史过程中一直发展缓慢，而且也缺乏明确的文献记载，给后人了解其发展状况带来了很大障碍。
直到清朝，和瑛所著《三州辑略》卷3中才明确提到新疆坎儿井。他说，嘉庆十二年(1807年)吐鲁番地方有人“情愿认垦雅尔湖潮地一千三百四十亩，请垦卡尔地二百五十一亩。潮地每亩缴纳租银四钱，卡尔地每亩缴纳租银六钱缴纳租银六钱”。所谓“卡尔地”即指坎儿井所浇灌之地。道光十九年(1839年)，乌鲁木齐都统廉敬建议：“在牙木什(即雅木什)迤南地方，勘有垦地八百余亩，因附近无水，必须挖卡引水，以资浇溉”。但无进一步实施记载。据调查，清朝道光前期，吐鲁番地区坎儿井只有近300条。在近代提倡和推广坎儿井最有力和影响最大的人物则首推林则徐。道光25年（1845年），林则徐被贬新疆。路经吐鲁番，他看到坎儿井后感到十分惊奇，后经考察积极加以推广。新疆坎儿井有了较大的发展。据查，当时吐鲁番坎儿井达600条，鄯善约360条，托克逊约100条，对当地的农业发展起到相当大的作用。另一次新疆兴建坎儿井的高潮便是光绪六年(1883年)左宗棠进兵新疆以后了。光绪九年(1886年)建新疆行省，号召军民大兴水利。在吐鲁番修建坎儿井近200处，在鄯善、库车、哈密等处都新建不少坎儿井，并进一步扩展到天山北的奇台、阜康、巴里坤和昆仑山北麓皮山等地。
坎儿井是一种开发利用地下水资源的古老的水平集水水利工程。在象吐鲁番盆地这样的荒漠干旱地区的山麓及冲积扇缘地带，每逢春夏时节就有大量的冰雪融水和雨水流出山谷，然后潜入戈壁滩下。经过长期的实践，人们利用不同地层之间自然存在的高差，由高向低，巧妙地创造了坎儿井。坎儿井，由竖井、地下暗渠、地面明渠和蓄水池（涝坝）几个部分组成。暗渠是坎儿井的主体，即地下水河道，通常一端与水源地相连。一般高约1.7米，宽约1.2米；竖井是出运井下泥沙石砾的通道，也是通风送气口。井深因地势和地下水位高低不同而有深有浅，一般是越靠近源头，竖井就越深。最深的井可达90米以上。竖井与竖井之间的距离，随坎儿井的长度而有所不同，一般是20～70米，就有一口竖井。越是水源上头，间距越短；反之，间距则越长。一条坎儿井，竖井少则十多个，多则上百个。竖井井口呈长方形，长1米左右，宽0.7米。暗渠的出水口叫“龙口”，和地面的明渠相连接。由此，就可将暗渠内的地下水注入蓄水池（涝坝），然后再引入渠道供生产、生活之用。
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