千百年來,吐魯番能大面積種植葡萄,成為絲路重鎮,坎兒井功不可沒。吐魯番盆地夏季酷熱難耐,年均降水量僅16毫米,蒸發量卻高達3 000毫米,再加上河流匱乏,自古便被稱為“火洲”。面對這種極其惡劣的自然環境,古人發明了坎兒井來解決當地的水源問題。
在新疆考古發現的一幅2 300年前的巖畫,其上的水系、井、泉圖案與坎兒井驚人相似。據專家推測,早在漢代,吐魯番地區就已經有坎兒井的身影。
吐魯番盆地內的水資源,主要來自博格達山的冰雪融水。古人利用地勢落差,開鑿暗渠,引導水流沿著暗渠流向盆地。他們為什么不修明渠,或者直接挖掘河道呢?因為當地常年高溫干燥,水在流動過程中很容易被大量蒸發,或者滲漏到地下。于是,他們就琢磨出了坎兒井這種結構巧妙的特殊灌溉系統。
坎兒井由豎井、暗渠、明渠和澇壩(小型蓄水池)四部分組成。構造原理是:在高山雪水潛流處,尋找水源,在一定間隔打下深淺不等的豎井,然后依地勢在井底修通暗渠,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。
在坎兒井系統中,豎井是關鍵組成部分。它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3~10千米的坎兒井,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,最深可達90米。而運送至地面的泥沙、淤泥就近堆放在豎井口周圍,形成環形土包。這可防止風沙灌入豎井,有效保護水源水質。
暗渠是坎兒井的主體部分,分為集水段和輸水段。前者位于地下水位以下,用于匯集水流;后者位于地下水位以上,主要發揮輸水作用。
暗渠的作用是把地下含水層中的水匯聚到它的身上來,一般是按一定的坡度由低處往高處挖。這樣,水就可以自動地流出地表。暗渠一般高1.7米,寬1.2米,較短的暗渠有100~200米,最長的暗渠達25千米。暗渠全部是在地下挖掘,因此這項工程十分艱巨。值得慶幸的是,吐魯番盆地內洪積而成的第四紀沙礫層和土層,厚達幾十米,含有鈣質膠結的成分,堅實牢固,不易崩塌,給開挖坎兒井提供了便利條件。
地下渠道的出水口與地面上的明渠相連接,這些滲入地下的天山冰雪融水,再通過明渠流向村莊后,接入地上的澇壩。澇壩如同小小的湖泊,蓄積甘霖,灌溉桑田,保障生活用水。
總之,坎兒井以其獨特的構造,確保了水流的穩定與自流灌溉的可靠性,這是古人智慧的結晶。據統計,吐魯番的坎兒井已達1 100多條,全長達5 000千米,其中暗渠總長超過3 400千米,是迄今為止,世界上最大、最復雜的地下水利工程。
如果將這一條條坎兒井連接起來,其長度比得上一條地下大運河。它與萬里長城、京杭大運河齊名,并稱為中國古代三大工程。2014年,坎兒井開鑿技藝被列入第四批國家級非物質文化遺產代表性項目名錄。前不久,新疆吐魯番坎兒井還入選2024年世界灌溉工程遺產名錄,成為全球矚目的焦點。
如今,吐魯番坎兒井景區也成為當地熱門打卡地,吸引了無數國內外游客前來參觀。他們深入地下,直觀感受坎兒井暗渠和豎井的原貌,無不被古人的智慧所震撼。