坎儿井原理示意图-坎儿井组成部分详细介绍

坎儿井是我国古代人们在2000多年前的西汉时期创建的一种特殊的引水工程。如下图所示，坎儿井由地下的暗渠和地面上的竖井、明渠、蓄水池组成。竖井是开挖在地下的暗渠的通道，暗渠与地下水流向斜交，上游挖至地下含水层中，渗溢出来的地下水顺着暗渠流出地面，明渠将暗渠流出的地下水引入蓄水池，蓄水池起了调蓄灌溉流水量的作用。

(1)坎儿井所在地区最大水量出现在什么季节，理由是什么？坎儿井位于我国西北地区，地处内陆，远离海洋，降水少，水源主要依靠冰雪融水；夏季气温最高、冰雪融水量最大，因而最大水量出现在夏季。

(2)作为古老的引水工程，坎儿井为何采取地下输水的方式？坎儿井采取地下输水的方式主要考虑地质结构、地势和气候。

坎儿井，劳动人民的智慧。提到万里长城和京杭大运河大家肯定都不陌生，但是和他们并称为中国三大水利工程奇迹的坎儿井，可能很多同学都没有听说过。

什么是坎儿井？

坎儿井是延续了几千年的灌溉系统，广泛存在于新疆吐鲁番地区。它由竖井、暗渠（地下渠道）、明渠（地面渠道）和涝坝四部分组成。通俗来理解，“坎儿井”就是地下运河。

坎儿井，时称“井渠”，新疆维吾尔语则称之为“坎儿孜”。坎儿井是荒漠地区一特殊灌溉系统，普遍于中国新疆吐鲁番地区。坎儿井与万里长城、京杭大运河并称为中国古代三大工程。

新疆气候干旱，吐鲁番更是是中国极端干旱地区之一，是名副其实的旱极。这种气候条件下极其不利农业，但高山上有丰富的雪水融化入地，地形又有盆地。

新疆土壤多为砂砾，渗水性很强，山上雪水溶化后，大部分会渗入地下，流入盆地蓄水层。这样，开采出地下水就成了灌溉农业的不二法门。

吐鲁番盆地北部的博格达山和西部的克拉乌成山，每当夏季来临，就有大量的融雪和雨水流向盆地，当水流出山口后，很快渗入戈壁地下变为潜流。积聚日久，使戈壁下面含水层加厚，水储量大，为坎儿井提供了丰富的水源。

吐鲁番大漠底下深处，砂砾石由粘土或钙质胶结，质地坚实，因此坎儿井挖好后不易坍塌。吐鲁番干旱酷热，水分蒸发量大，风季时尘沙漫天，水渠常被黄沙淹没；而坎儿井是由地下暗渠输水，不受季节、风沙影响，水分蒸发量小，流量稳定，可以常年自流灌溉。所以，坎儿井非常适合当地的自然条件 。

高山流入地下的地下水在盆地地区通过平行井渠采引出来，从暗渠变为明渠供人使用。竖井用来开挖和通风，暗渠用做地下运河。同澳大利亚的自喷井原理相似。

在新疆大约有坎儿井1700多条，多数在吐鲁番和哈密盆地地区，吐鲁番的耕地有七成是坎儿井灌溉，而且现在还在使用之中，这是祖辈留下的巨大遗产，是新疆各族劳动人民的传世成果。而且坎儿井虽然名字是井，实际上就是地下暗渠，工程量不是简单的向下打口井那样简单。也不是地面上挖条水渠那么容易的。

坎儿井在上游地区的一些竖井可以达到90米深，这是在古代没有机器的情况下开挖的。坎儿井还挖了1700多条，全长可以达到5000公里，还不包括千千万万的竖井。工程量巨大坎儿井在地下我们看不到露出的竖井也有很多都在无人区，地处西域，远离中原。

到现在也无法确定坎儿井技术的起源，根据最新资料，坎儿井技术很可能是由中东地区传入，历史知名度小对于坎儿井的过去我们知之甚少。对于它，我们只知道坎儿井是开发利用地下水的一种很古老式的水平集水建筑物，适用于山麓、冲积扇缘地带，主要是用于截取地下潜水来进行农田灌溉和居民用水。坎儿井是一种结构巧妙的特殊灌溉系统，它由竖井、暗渠、明渠和涝坝（小型蓄水池）四部分组成。总的说来，坎儿井是在高山雪水潜流处，寻其水源，在一定间隔打一深浅不等的竖井，然后再依地势高下在井底修通暗渠，沟通各井，引水下流。地下渠道的出水口与地面渠道相连接，把地下水引至地面灌溉桑田。竖井是开挖或清理坎儿井暗渠时运送地下泥沙或淤泥的通道，也是送气通风口。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，最深的竖井可达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，一般每隔20-70米就有一口竖井。

一条坎儿井，竖井少则10多个，多则上百个。井口一般呈长方形或圆形。在那郁郁葱葱的绿洲外围戈壁滩上，就可以看见顺着高坡而下的一堆一堆的圆土包，形如小火山锥，坐落有序地伸向绿洲，这些，就是坎儿井的竖井口。暗渠，又称地下渠道，是坎儿井的主体。暗渠的作用是把地下含水层中的水汇聚到它的身上来，一般是按一定的坡度由低往高处挖，这样，水就可以自动地流出地表来。

暗渠全部是在地下挖掘，工程十分艰巨。据史料记载坎儿井始于西汉，指南针在明朝时期才从中原传入西域，在开挖暗渠时，为尽量减少弯曲、确定方向，先民们创造了木棍定向法。即相邻两个竖井的正中间，在井口之上，各悬挂一条井绳，井绳上绑上一头削尖的横木棍，两个棍尖相向而指的方向，就是两个竖井之间最短的直线。然后再按相同方法在竖井下以木棍定向，地下的人按木棍所指的方向挖掘就可以了。在掏挖暗渠时，鲁番人民还发明了油灯定向法。油灯定向是依据两点成线的原理，用两盏旁边带嘴的油灯确定暗渠挖掘的方位，并且能够保障暗渠的顶部与底部平行。油灯定位只能用于同一个作业点上，挖掘暗渠时，在竖井的中线上挂上一盏油灯，掏挖者背对油灯，始终掏挖自己的影子，这样不同的作业点就可以保持一致不偏离方向了，而渠深则以泉流能淹没筐沿为标准。由于吐鲁番高温干燥，蒸发量大，水在暗渠不易被蒸发，而且水流地底不容易被污染，经暗渠流出的水，经过千层沙石自然过滤，最终形成天然矿泉水，富含众多矿物质及微量元素，吐鲁番因此也有中国长寿之乡的美名。

龙口是坎儿井明渠、暗渠与竖井口的交界处，也是天山雪水经过地层渗透，通过暗渠流向明渠的第一个出水口。暗渠流出地面后就成了明渠。明渠就是在地表上流的沟渠。人们在一定地点修建了具有蓄水和调节水作用的蓄水池，这种大大小小的蓄水池，就称为涝坝。水蓄积在涝坝，以备所需。

由于现代化进程，用水量不断加大，比如工厂、油田都在大量抽取地下水，导致坎儿井的不断干涸。而机井和水库的修建更代替了一些坎儿井，目前一些坎儿井新的利用方式是发展旅游业。

它为什么要修在地下？