吐鲁番，在维吾尔语中意为富庶丰饶的地方，而在回语系中为蓄水之意。坎儿井，维吾尔语叫“坎儿孜”，意为地下水道。它是吐鲁番的生命之源，是绿洲特有的文化景观，是这里的各族劳动人民根据吐鲁番盆地的气候条件、地形特点以及水文地质条件，创造了适合干旱地区綠洲农业灌溉的一种古老的水利工程，更是我国农业文化遗产的重要组成部分。
　　吐鲁番盆地是天山中的一个山间盆地，气候干旱少雨，蒸发量大，年降水量只有16毫米，而蒸发量却在3000毫米以上，可谓中国的“干极”。在这样的环境下，即使把天山消融的雪水全部引下来，经过砾石戈壁的渗漏和高温蒸腾，最后到达村落的水也所剩无几。但砾石戈壁下的沙砾和黏土胶结，质地坚实，很适宜挖掘窑洞和地下洞穴。盆地地势北高南低，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，地下水的坡降与地面坡变相差不大。也许望水欲穿的吐鲁番先民，就是在无数次引水的失败中，眺望盆地北部白雪皑皑的博格达山和西部的喀拉乌成山，发现了春夏时节山上的大量积雪和雨水流经砾石戈壁，渗入地下形成潜流的这个玄机，一种凿井灌田的水利工程——坎儿井便应运而生了。
　　坎儿井的历史悠久，但古籍记载不多，其起源众说不一，归纳起来主要有三个学说。第一个说法认为坎儿井是中华文明的产物，起源于我国汉代陕西洛河龙首渠的“井渠”，后西传至敦煌地区的卑鞮侯井，到新疆即为坎儿井。第二个说法是波斯传入说，认为新疆的坎儿井起源于波斯，即今伊朗。有人推测，坎儿井挖掘技术是随着伊斯兰教的传播而到了新疆。第三种是新疆当地人民自创说，是人们与干旱作斗争，积累了掏泉引取地下水的经验，因而创造了适合当地特殊自然条件的坎儿井。20世纪80年代，考古学家在新疆托克逊县城以北42公里的盘吉尔塔格山发现了与古代水利工程有关的岩画。专家们对此岩画上所刻有的水系、井、泉进行了考证，认为其配置形式与坎儿井极为相似，是新疆先民们给后人留下的新疆在远古时代就有坎儿井的实物证据。坎儿井到底起源于哪里已经不重要了，重要的是它与沟通东西方文化的丝绸之路联系在一起。在巴基斯坦、伊朗及里海沿岸，人们都发现了坎儿井，因此称赞坎儿井是世界文化遗产中的一颗明珠是毫不过分的。直到今天，坎儿井还在为新疆吐鲁番的农业发展发挥着举足轻重的作用。
　　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。”这“疏泉穴地”四字，是对坎儿井的精准概括。从坎儿井水体的分布状况看，可分为集水区、输水区和用水区。从坎儿井的构成看，可分为竖井、暗渠、明渠和涝坝。竖井具备两个功能：一是起集水作用，截取吸收地下水；二是在开挖暗渠时，起通风、出土、定位以及供人员出入的作用。竖井的间距一般下游为20米，上游30～50米。上游的竖井较深，有的可达100多米，下游一般只有几米。暗渠也具备两项功能，其主要功能是输水，而当其周围的潜水位高出暗渠时，就具备了集水功能。连接起竖井的是地下隧道式的引水暗渠，暗渠与地下水流向成斜交，引地下水顺暗渠纵坡流出地面。
　　那么，如何让地下暗渠准确连接两口竖井呢？当地人想出了两个办法。一是木棍定位法：在相邻的两个竖井口上各挂一根木棍，保持棍尖相对。这两个竖井的底下也有两根木棍，与井口的木棍平行。顺着木棍的方向向前挖，就能保持正确的方向。二是油灯定位法：在暗渠的中央放一盏油灯，人背对着油灯向前挖，只要永远对着自己的影子，就是按照直线在前行。明渠为直接引水区，可将地下水引入蓄水池，以利调蓄灌溉。涝坝（即小池塘）作为绿洲的心脏，其主要功能是蓄水。这样，山前或出山口冲积扇地带的地下水就由沟通各井的输水暗渠导向下游，最终引到农业灌溉区。一条坎儿井的长度一般为4000～5000米，最短也有数百米，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，多则几百口，众多坎儿井连贯成井网。因此，从高空俯视，与一道道坎儿井顺坡而下的是一堆堆施工时的出土，就像一条长长的串珠链。加之每道坎儿井的龙口处往往形成一片生机盎然的小绿洲，于是构成了沙漠地区别具一格的独特地域景观。
　　坎儿井是世界上最大的地下水利灌溉系统。在其发展的兴盛时期，吐鲁番盆地的坎儿井有1700条之多，暗渠总长超过5000公里，几乎赶上了黄河、长江的长度，因此被人们形象地称为“地下万里长城”和“地下大运河”，是与长城、大运河相媲美的“中国古代三大工程”之一，也有人把它和广西的灵渠、四川的都江堰并称为“中国古代三大水利工程”，坎儿井作为一种地下水利工程，与都江堰相比，其构思、设计和选址都独具匠心，因地制宜，不同于传统的水利建设而独树一帜。更为重要的是，坎儿井作为吐鲁番绿洲文化的源泉，它不仅是我国优秀水文化的重要组成部分，更是珍贵的农业文化遗产。其现阶段能够发挥的作用不单是农业灌溉、维持生态平衡，更重要的在于它所蕴含的文化内涵。今天，坎儿井已成为吐鲁番盆地农业社会的重要组成部分。由于坎儿井的推广使得吐鲁番的乡村聚落大规模兴起，这既是对吐鲁番地区自然条件的顺应和突破，也是对农业自然条件的利用和改造。坎儿井在现阶段农业灌溉和人畜饮水安全保障方面仍担负着生命之泉的作用，如果这些坎儿井干涸，将严重影响当地农民的生产生活，对当地的民族安定团结也将产生不利影响。历史上，坎儿井曾经是吐鲁番地区的主要水源，可以说没有坎儿井，就没有吐鲁番的绿洲经济。在坎儿井极盛时期，坎儿井的灌溉面积占吐鲁番地区全部灌溉面积的60%以上，可见其在吐鲁番地区灌溉农业生产中的重要地位。坎儿井水温常年基本保持不变，特别适合干旱地区的农田灌溉，有利于农作物的健康生长。吐鲁番盆地的长绒棉品质优良，坎儿井水的灌溉为棉花生长提供了良好的水源，使棉花种植业成为吐鲁番农村经济的支柱产业。此外，闻名遐迩的吐鲁番葡萄与哈密瓜也与坎儿井水的滋润密不可分，其种植面积逐年扩大，大大增加了农民的收入，提高了人们的生活水平。
　　坎儿井在无须动力的前提下可自流灌溉，不消耗油电等能源，因而费用比机井更经济节约，避免了因此造成的环境污染。井水在暗洞里流淌，避免阳光照射，受外界因素影响较小，又经过地下沙石净化，所以水质好，适宜饮用和农业生产。如遇风沙时，只要将竖井井口及时封盖，即可保证灌溉和人畜饮水正常供给。坎儿井的冬闲水表面上看是被浪费了，实际却是吐鲁番盆地很多植被获得水源的主要途径。坎儿井水一路流来，其中的40%又还给了生态环境。若发生坎儿井断流现象，则会打破现有的生态平衡，因此，坎儿井对绿洲的生态起到了至关重要的作用。坎儿井也是吐鲁番人民精神的化身，是吐鲁番文化的指示物。它以其深厚的文化内涵与历史积淀，越来越成为一项不可多得的旅游文化资源。据此，当地人在暗渠出露地表处建起坎儿井乐园、葡萄采摘园和坎儿井博物馆，游客可在这里了解当地的生产方式，体验吐鲁番的坎儿井农耕文化。现在，坎儿井不仅成为当地人民感情的依恋，更是中国乃至世界人民了解吐鲁番文化的重要窗口。
　　随着社会经济的高速发展，耕地面积的无序扩张，人口的急剧增加，吐哈油田开发力度的不断扩大以及泛滥使用机电井，导致地下水补给减少，新疆地区的有水坎儿井数量在近30年来迅速衰退。据新疆维吾尔自治区水利厅2005年公布的一项普查结果显示，新疆坎儿井的数量已由20世纪50年代的1784条锐减到目前的614条，并仍在以每年20条的速度递减。照此速度，20多年后新疆坎儿井将所剩无几。另据吐鲁番地区“第三次全国文物普查坎儿井专项调查”结果表明，截至2009年底，吐鲁番有水坎儿井仅有200余条。其实在新中国成立后，政府就曾派出专业技术人员和知识青年帮助农民开挖或修缮坎儿井。
　　如今，坎儿井作为我国的文化遗产，得到了国家的有力保护。2006年5月25日，坎儿井地下水利工程被国务院批准列入第六批全国重点文物保护单位名单。同年12月，国家文物局公布了《中国世界文化遗产预备名单》，坎儿井成功入选。2006年9月，新疆维吾尔自治区人大常委会审议通过了《新疆维吾尔自治区坎儿井保护条例》，并于同年12月1日起正式实施，这是国际上第一个保护坎儿井的法律文件，对新疆坎儿井的保护具有里程碑式的意义。目前，当地政府积极按照农业部中国重要农业文化遗产保护工作要求，制定了坎儿井保护规划和管理办法，统筹规划水资源的开发和利用。采取建立坎儿井保护区，加强坎儿井管理以及优化农业产业结构等措施，有效保护和恢复坎儿井，使这一伟大的农业文化遗产不仅能继续保存，还能逐步改善吐鲁番盆地的生态环境。
　　吐鲁番人民自古以来不但为开发大西北、巩固祖国边疆立过汗马功劳，并在神奇的“火州”大地留下了这一道道“地下长河”，滋养出了享誉世界的瓜果之乡。这种经济与生态价值高度统一的水利灌溉系统，不仅推动了新疆地区农业的发展，保障了百姓的生计，促进了社会的进步，而且充分体现了人与自然之间和谐发展的理念，堪称新疆人民和谐利用自然资源的典范和农业史上的一大发明。在未来，随着我国“一带一路”战略构想的实施，经过保护和不断改造的坎儿井，将会在维护吐鲁番干旱绿洲的生态环境、发展新疆农业生产中作出更大贡献。