坎儿井

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坎儿井
空中俯瞰坎儿井

  坎儿井,古称“井渠”,维吾尔语称“坎儿孜”,伊朗波斯语称为“坎纳孜”(Kanatz)。俄语称为“坎亚力孜”。是荒漠地区一种特殊灌溉系统,主要分布在新疆吐鲁番哈密盆地。是古代吐鲁番各族劳动群众,根据盆地地理条件、太阳辐射大气环流的特点,经过长期生产实践创造出来的,是吐鲁番盆地利用地面坡度引用地下水的一种独具特色的地下水利工程。吐鲁番坎儿井出现在18世纪末叶。主要分布在吐鲁番盆地、哈密和禾垒地区,尤以吐鲁番地区最多,计有千余条,如果连接起来,长达5000公里,所以有人称之为“地下运河”。“坎儿”即井穴,是当地人民吸收内地“井渠法”创造的,它是把盆地丰富的地下潜流水,通过人工开凿的地下渠道,引上地灌溉、使用。坎儿井与万里长城京杭大运河并称为中国古代三大工程;与四川都江堰广西灵渠并列,被誉为中国古代三大水利工程。

  坎儿井至今已有2000年的历史。坎儿井开始发展缓慢,至道光二十五年(1845年)林则徐在伊拉里克“增穿井渠”(《新疆图志、建置》)时,“吐鲁番旧有三十余处”(《清史稿,萨迎阿传》)。后经推广,吐鲁番坎儿井发展到百处。光绪六年(1880),左宗棠率兵平定阿古柏叛乱后,“督劝民户,淘浚坎儿井”,“吐鲁番所属渠工之外,更开凿坎井一百八十五处”(《左文襄全集奏稿》卷五十六)。此后,吐鲁番坎儿井继续发展。据本世纪五十年代统计,吐鲁番坎儿井发展到一千三百多条。由于水位下降等种种原因,到1990年吐鲁番坎儿井(出水)只有700条,流量2.94亿立方。

  根据1962年统计资料,新疆共有坎儿井约1700多条,总流量约为26.3米每秒,灌溉面积约50多万亩。其中吐鲁番盆地共有坎儿井约1100多条,总流量达l8.3米每秒,灌溉面积47万亩,占当时该盆地总耕地面积70万亩的67%,对发展当地农业生产和满足居民生活需要等都具有很重要的意义。作为人工建设的灌溉设施,坎儿井与吐鲁番绿洲生命息息相关。

  吐鲁番是中国极端干旱地区之一,年降水量只有16毫米,而蒸发量在3000毫米以上,可谓中国的“干极”。虽然酷热少雨,但盆地北有博格达山,西有喀拉乌成山,山上终年积雪。冰雪消融,积水成流,流向盆地。春夏时节,大量融雪和山前雨水,渗入戈壁,汇成潜流,为坎儿井提供了丰富的地下水源。盆地北部的博格达峰高达5445米,而盆地中心的艾丁湖,海拔低于海平面154米。从天山脚下到艾丁湖畔,水平距离仅60公里,高差竟有1400多米,地面坡度平均约四十分之一,地下水的坡降与地面坡变相差不大,这就为开挖坎儿井提供了有利的地形条件。吐鲁番土质为砂砾和粘土胶结,质地坚实,井壁及暗渠不易坍塌,这又为大量开挖坎儿井提供了良好的地质条件。于是,人们因势利导,利用山的坡度,巧妙地创造了坎儿井,引地下潜流灌溉农田、建设绿洲。

  坎儿井由竖井、地下渠道(暗渠)、地面渠道(明渠)和“涝坝”(小型蓄水池)四部分组成。掘井人在高山雪水潜流处,寻其水源,在一定间隔打一些深浅不等的竖井,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。坎儿井汇聚地下潜流而成地下河,保护可贵水源尽可能不受炎热、狂风、沙尘暴的影响,保持稳定流量;它顺地势自然流动,由龙口(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)出地面,为绿洲生命提供着成本相对低廉的水源供给。于是,戈壁荒滩变良田,沙漠腹地见绿洲。

  唐代诗歌有关于井渠的生动描述,如李群玉《引水行》云:“一条寒玉走秋泉,引出深罗洞口烟。十里暗流声不断,行人头上过潺湲。”它可以借来形容吐鲁番坎儿井。

  清代萧雄《西疆杂述诗》云:“道出行回火焰山,高昌城郭胜连环。疏泉穴地分浇灌,禾黍盈盈万顷间。”它说出了“疏泉穴地”这吐鲁番盆地独特的水利工程最大特点。

构造

坎儿井剖面示意图

  坎儿井由竖井、地下渠道(暗渠)、地面渠道(明渠)和“涝坝”(小型蓄水池)四部分组成。竖井主要是为挖暗渠和维修时人出入及出士用的。竖井口长1米,宽0.7米,竖井最深的在90米以上。暗渠是坎儿井的主体,高约1.6米,宽约0.7米。明渠,就是暗渠出水口至农田之间的水渠。涝坝,就是暗渠出水口,修建一个蓄水池,积蓄一定水量,然后灌溉农田。

  坎儿井一般长3-8公里, 最长的达10公里以上,年灌溉300亩,最好的年灌溉可达500亩。

  坎儿井一般顺地面坡度布置,暗渠首段是集水部分,中间是输水部分,出地面后有一段明渠和一些附属工程。开挖时先打一眼竖井,称定位井。发现地下水后沿拟定渠线向上下游分别开挖竖井,作为水平暗渠定位、出渣、通风和日后维修的孔道。竖井间距大致与竖井深度成一定比例。暗渠长度从几千米到20千米。用暗渠输水在干旱地区可以大大减少蒸发量。暗渠在下游出口(称龙口)接明渠,一般还引入蓄水池(称涝坝)中,以调节灌溉水量。一条坎儿井灌田数公顷至数十公顷不等,一般都由个人经营。据《清史稿》等资料记载:吐鲁番地区的坎儿井在19世纪中叶仅有30余处;清道光二十五年(1845)后,增加到60余处;光绪六年(1880)左宗棠入新疆又发展增开到185处;民国时吐鲁番、鄯善、库车、托克逊、哈密等地已发展至1000余条,其中以吐鲁番最多。据估计在20世纪50年代,新疆坎儿井有1600多条,总长度不少于5000千米。

竖井

  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,长1米,宽0.7米。乘车临近吐鲁番时,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

  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会聚到它的身上来,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。暗渠一般高1.7米,宽1.2米,短的100—200米,最长的长达25公里,暗渠全部是在地下挖掘,因此掏捞工程十分艰巨。

  坎儿井始于西汉,而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,吐鲁番的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,吐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。但是,油灯定位只能用于同一个作业点上,不同的作业点又怎样保持一致呢?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,就可以不偏离方向,而渠深则以泉流能淹没筐沿为标准。

  暗渠越深空间越窄,仅容一个人弯腰向前掏挖而行。由于吐鲁番的土质为坚硬的钙质粘性土,加之作业面又非常狭小,因此,要掏挖出一条25公里长的暗渠,不知要付出怎样的艰辛。据说,天山融雪冰冷刺骨,而工人掏挖暗渠必须要跪在冰水中挖土,因此长期从事暗渠掏挖的工人,寿命一般都不超过30岁。所以,总长5000公里的吐鲁番坎儿井被称为“地下长城”,真是当之无愧。

  暗渠还有不少好处是,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,再有,经过暗渠流出的水,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,当地居民数百年来一直饮用至今,不少人活到百岁以上,因此,吐鲁番素有中国长寿之乡的美名。

龙口

  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。

明渠涝坝

  暗渠流出地面后,就成了明渠。顾名思义,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,哪里需要,就送到哪里。

  坎儿井的建造方法是:在高山峡谷地带的雪水潜流处,寻找到水源,然后每隔20米至30米打一眼竖井,井深十米至几十米不等,将地下水汇聚,以增大水势,再依地势高下,在井底凿通暗渠,沟通各井,引流直下,一直连接到遥远的绿洲,才将水由明渠引出地面,加以灌溉。涝坝则是一个调节水量的蓄水池。一条坎儿井,一般长约3公里,最长者往往是几条坎儿井相连达几十甚至上百公里,其间竖井少则几十口,多则三百余口。上游的竖井较深,有的可达100多米,下游的较浅,一般只有几米。

坎儿井史

  坎儿井,早在《史记》中便有记载,时称“井渠”。吐鲁番现存的坎儿井,多为清代以来陆续修建。如今,仍浇灌着大片绿洲良田。吐鲁番市郊五道林坎儿井、五星乡坎儿井,可供参观游览。

  坎儿井的历史源远流长。汉代在今陕西关中就有挖掘地下窖井技术的创造,称“井渠法”。汉通西域后,塞外乏水且沙土较松易崩,就将“井渠法”取水方法传授给了当地人民,后经各族人民的辛勤劳作,逐渐趋于完善,发展为适合新疆条件的坎儿井。吐鲁番现存的坎儿井多为清代以来陆续兴建的。据史料记载,由于清政府的倡导和屯垦措施的采用,坎儿井曾得到大量发展。清末因坚决禁烟而遭贬并充军新疆的爱国大臣林则徐在吐鲁番时,对坎儿井大为赞赏。1845年(清道光二十五年)正月,林则徐赴天山以南履勘垦地,途经吐鲁番县城,在当天日记中写道:“见沿途多土坑,询其名,曰‘卡井’能引水横流者,由南而弱,渐引渐高,水从土中穿穴而行,诚不可思议之事!”

克尔碱水系图,在托克逊县城以北42公里的盘吉尔塔格山,距克尔碱镇数公里远

  在托克逊县,有一个石崖,在石崖上刻着水系图。

  古代石刻水系图位于托克逊县城以北42公里的盘吉尔塔格山,距克尔碱镇只有数公里远。水系图“平躺”河谷的崖面砂岩之上,敞开胸怀,向火辣辣的阳光叫阵。河谷被郁郁葱葱的草地和参天的白杨、苍翠的红柳林装点,期间有一股清流涓涓流淌,牛羊在草地上悠闲地咀嚼。在砂砾遍布的河床之上,梭梭、红柳等干枯的根系盘根错节地裸露或隐藏于沙丘之中。不难想象,在很久很久以前的远古,这里也曾“苍翠”过。经有关专家鉴定,盘吉尔塔格山石刻水系图是世界上首次发现的最古老的水系图。该石刻水系图显示了吐鲁番古代水系的形状、水渠、水池等系统,和现在吐鲁番地下水的水系分布基本吻合,是现代水利图的始祖。

关于吐鲁番坎儿井的起源历来有三种说法:

  一种是汉代关中井渠说。这种观点认为汉代时人们发明的“井渠法”传入新疆,发展成为现在的坎儿井。

  第二种说法是跟林则徐有关。清末林则徐被充军新疆后,1845年经过吐鲁番,察觉当地炎热少雨,于是就细查地势水源,引导新疆人民根据自己所处的自然地理特点,发明了这种凿井灌田的方法。很显然,林则徐之说出于当地老百姓对林公的爱戴。是当年林公被发配,在吐鲁番驻留时候,组织老百姓开挖了大量的坎儿井,至今老百姓把一些坎儿井叫做林公井。坎儿井起源林公说,是一种感情的寄托。

  第三种观点认为坎儿井是2500年前由西亚波斯人首创而后传人新疆的。

  新中国成立后,坎儿井的开挖和保护维修工作从来没有停止过。如今,坎儿井不再仅仅是盆地灌溉农田的重要水利工程,它还是国家的历史文化遗产,得到了国家的有力保护,新疆维吾尔自治区2006年出台了《新疆维吾尔自治区坎儿井保护条例》,为坎儿井的保护提供了法律保障,中央安排有专项资金用于维修和保护坎儿井。