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这奥秘之一，就是在吐鲁番盆地上分布着四通八达，犹如人体血脉似的坎儿井群和潜流网络。到吐鲁番旅游，在乘坐的汽车临近吐鲁番时，在那郁郁葱葱的绿洲外围戈壁滩上，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。假如从高空俯视，这些土堆宛如珍珠串结的项链，半点着吐鲁番这个古老而又焕发着青春活力的地方。
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（一种小型蓄水池）四部分组成。竖井的深度和井与井之间的距离，一般都是愈向上游竖井愈深，间距愈长，约有30至70米，愈往下游竖进愈浅，间距也愈短，约有10米到20米。
竖井是为了通风和挖掘、修理坎儿井时提土之用的。竖井最深的在90 米以上。一般长3-8公里，最长的达20公里以上，年灌溉300亩，最好的年灌溉可达500亩。暗渠的出水口和地面的明渠联接，可以把几十米深处的地下水引到地面上来。
坎儿井之所以能在吐鲁番大量修建，是与这里的地理条件分不开的。首先，吐鲁番盆地北部的博格达山和西部的克拉乌成山，为坎儿井提供了大量的水源，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，是挖掘坎儿井有了可能。其次，吐鲁番盆地与北部雪山有巨大的落差，这就可以沿地势引水，使得北部水源可以按地势向盆地汇聚，确定了水的流向，通过挖掘疏导，自流向盆地。第三个条件是吐鲁番大漠底下深处的土层，是由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，没风季时尘沙漫天，成为主要自然灾害，而坎儿井是由地下暗渠输水，影响非常小，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。
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