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坎儿井:庞大的地下运河

科普中国2015-12-30 14:40:39我要吐槽

 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。吐鲁番的坎儿井总数达1100多条,全长约5000公里,总流量18立方米/秒,灌溉面积47万亩,占该盆地总耕地面积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,新疆坎儿井至今已有2000年的历史。它与万里长城、京杭大运河相媲美,被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。吐鲁番人民形象地把坎儿井称作“地下运河”。

 “地下运河”坎儿井

 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。为了解决水源问题,新疆当地的人们就把眼光投到天山的冰雪融水上,为了躲避烈日的烘烤,他们利用这种沙漠质地渗漏性强的特性,开挖暗渠,将地下水巧妙截流,为新疆绿洲农业提供源源不断的水源,这便是坎儿井。

 简单说来,坎儿井的构造原理是: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。

 坎儿井的结构,大体上是由竖井、地下渠道(暗渠)、地面渠道和"涝坝"(小型蓄水池)四部分组成,坎儿井不因炎热、狂风而使水分大量蒸发,因而流量稳定,保证了自流灌溉。

 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。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。

 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。一般要在地下开凿几公里到几十公里。由于融雪冰冷刺骨,工人要跪在冰水中挖土,他们的寿命一般都不超过30岁。

 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。

 坎儿井暗渠

 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。

 坎儿井长期以来是吐鲁番各族人民进行农牧业生产和人畜饮水的主要水源之一。由于水量稳定水质好,自流引用,不需动力,地下引水蒸发损失、风沙危害少,施工工具简单,技术要求不高,管理费用低,便于个体农户分散经营,深受当地人民喜爱。正是由于这个庞大的工程,于是,戈壁荒滩变良田,沙漠腹地见绿洲。1845年,林则徐勘察吐鲁番水利时,曾在日记中惊叹这一奇特工程为“诚不可思议之事”。

 沧海桑田,时光荏苒。随着气候变迁,人口增多,现代工农业生产用水量的增加和现代水利技术的应用,坎儿井的历史作用正在急剧消亡。目前,新疆境内有水的坎儿井只剩下614条。吐鲁番地区有水的坎儿井也只剩下404条。最著名的坎儿井是有800年历史的米依木·阿吉坎儿井,长21公里,如今出水量每天仍能浇灌4公顷葡萄地。

 道坎儿井就是一眼不枯的清泉,道道坎儿井,构成了吐鲁番的生命线和命脉,使新疆这个降雨稀少的地方有了水源的积聚。正是因为有了纵横交错的坎儿井在地底下日夜不息地汩汩流淌,才使得被沙漠紧紧包围的吐鲁番盆地,岁岁年年常绿常新,成为世界上生产最甜葡萄的地方。

 古代的新疆地区人口稀少,这样浩浩荡荡的地下工程是如何修筑成功的,不由让人叹为观止。勤劳勇敢的吐鲁番人民自古以来不仅为开发大西北、巩固祖国边疆建立过汗马功劳,并在神奇的“火州”大地留下了一道道地下长河——坎儿井,留下了一部取之不尽、用之不竭的“坎儿井文化史”。

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作者:科普中国责任编辑:天极科普君)
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