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吐鲁番的坎儿井是什么原理?

 王力德个人馆 2024-08-29 发布于新疆

               吐鲁番的坎儿井

    在号称“火州”的吐鲁番盆地,当地农民靠一种独特的水利工程---坎儿井,把地下水引出地面,有效的滋润着干渴的绿洲。吐鲁番绿洲离不开坎儿井,只要你光临这里的农家小院,就可以看到坎儿井水穿院而过。坎儿井的发明和利用,与当地的干旱缺水的气候条件、地势低洼的盆地以及邻近火焰山、天山等有利的自然环境有关,当然,吐鲁番人的杰出创造性也是绝不可忽视的。
 
    我国的坎儿井主要分布在新疆,新疆现有坎儿井1600多道,总长度可与长城相媲美。吐鲁番地区就有1000多道,总长在3000千米以上,所以吐鲁番是我国坎儿井最多的地方。据了解,目前全世界有坎儿井的国家除中国外还有伊朗、埃及、阿富汗、土耳其、俄罗斯、日本等地。除了伊朗现存的坎儿井稍多一些外,吐鲁番地区还是世界上曾经拥有坎儿井最多的地区。我有幸于2004年7月12日来到吐鲁番坎儿井博物馆,并见到了真正的坎儿井。
    我以前没见过坎儿井的时候,总以为无非是一口井,不过更独特一些罢了。真正到吐鲁番实际一看,才知道坎儿井并非一口井,而是一串井,所以它的数量是以“道”或“条”来计算的,一“道”坎儿井少则包括几十口竖井,多则包括上百口竖井。


  


  

  

  
 
    如果不了解坎儿井的自流灌溉原理,我们一定会怀疑它为什么会违背“水往低处流”的道理。其实坎儿井的水并不是像我们所想象的,直接从地下流到地面上的,更不是直接引入天山雪水。

    据讲解员介绍,坎儿井由竖井、地下暗渠、明渠、蓄水池等四部分组成。在吐鲁番各片绿洲附近倾斜的戈壁上,可以看到排成一串一串的砾石土堆,方向由高处向绿洲延伸,那便是竖井口,是掏挖地下渠出土和通风的孔道。竖井底部一一连通即成暗渠。

  
    吐鲁番盆地地势低洼,地面和地下水位的坡度都较大,暗渠开挖的坡度则较缓,上段即渠首一定要挖到地下含水层里,以汇聚水量,这些水是天山雪水融化后渗入地下的;下段逐渐接近地表,最后伸出地面成为明渠,起输水作用。最终明渠的水流入涝坝(蓄水池),供灌溉时使用。
 
    看起来水好像自动从地下流到地面,其实这是因为吐鲁番地面坡度很大,而且上游的地下水位比下游地面还要高,所以坎尔井中的水依然是从高处往低处流的。

  
    坎尔井水在地下汇流,可以防止吐鲁番极端干旱气候条件下的强烈蒸发,又可以防止地面的各种污染,特别是无需任何动力提水设备,确实是一项绝妙发明。
 
    挖一道坎儿井一般是从下游开始先挖明渠的首段和坎儿井的龙口。确定龙口的位置十分重要,必须在露有水头的地方。坎儿井匠人通过长期的实践,只要看看地面就知道地下潜水的流向在哪里,然后沿着水脉向上游逐步布置竖井。每挖一个竖井,便从那竖井的底部向上游或下游,单向或双向逐步挖通,最后再从头至尾修正暗渠的纵坡。暗渠的首部为集水段,在潜水位下开挖,引取地下潜流。集水段以下的暗渠为输水部分,一般在潜水位上干土层内开挖。
 
    据了解,坎儿井的修建通常由地主、贵族出资雇佣劳力开挖,挖成之后再将水卖出。博物馆里展出了劳动人民在开挖坎儿井时使用的各种劳动、生活工具,其中对定向灯的印象颇深,它具有定向、采光、保护人身安全等作用,采光的作用无须赘述,定向就是在相邻发的两口竖井内垂直挂两盏灯,靠这两盏灯发出的光影来校正暗渠的方向和纵坡的坡度;灯还能起到保护人身安全的作用,当进入地下很深时,定向灯的灯芯可能由于缺氧自动熄灭,警告人们不要再向下挖掘。

 
    在开挖竖井时,通常需要两人配合,一人向下挖掘,另外一人向上抬土;在开挖这些高度通常在1.2—1.8米的暗渠时,需采用接力式的方法,并且所有的挖掘过程都是保持半蹲的姿势,一人最多一次挖掘一米的长度就必须另一个同伴来接替,可见这几千米长的坎儿井需要付出多少人力和物力的代价。


  


   由于近几十年来上游地区水利设施不断完善,地下水被截流,而地下水开发利用缺乏全面规划管理,地表水资源调度运用不尽科学合理,致使坎儿井日渐衰减。有人认为这种水利设施已不再适应科学技术飞速发展的今天,应该任其自然消亡,取而代之的则是防渗渠道和机电井等先进的水利设施。也有人认为,坎儿井是中国古代劳动人民留下的珍贵历史文化遗产,不仅具有极高的历史价值和科学价值,而且至今仍具有不可替代的实用价值。我们有义务将这份遗产保留下来。
 
    我查阅了有关资料,提出如下观点:
    一方面,新疆气候干旱,水资源极为紧缺,新疆的土地面积占全国的六分之一,但水资源总量却只占到中国的2.9%,单位面积产水量在中国为倒数第三位。而另一方面,新疆用水量却居全国前列,因此造成地下水超采严重,尤其昌吉、哈密、吐鲁番等地区更甚。究其原因,是因为新疆农业灌溉方式比较落后,多采用大水漫灌,水资源浪费十分严重。因此,在吐鲁番地区,坎尔井的迅速消逝其实主要是不合理的地下水超采造成的,并非什么“现代水利设施取代落后的古老水利设施表示先进取代落后”。当务之急,我们应大力推广节水技术,提高水资源利用率,逐步恢复超采的地下水位,这样,坎尔井才有可能恢复青春,在吐鲁番继续发挥作用。

                     ‎2009-‎08-‎09

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