【地理视野】新疆坎儿井的水是不是地下水？（附考点设计）

　　大家是否知道，中国有一个世界最大也最复杂的地下水利工程，它全长5000多公里，总数量1700多条，密布有上万多个竖井，最深可达90多米，与万里长城、京杭大运河并称为中国古代最伟大的三大工程，它便是新疆地区的坎儿井。

　　身为中国古代三大工程之一，其知名度远远不如长城和京杭大运河，甚至也比不上都江堰出名，很多中国人甚至都没有听说过，这不得不说是一种遗憾!今天带大家领略一下：

　　坎儿井，是新疆干旱地区一种特殊的地下渠灌溉系统，主要分布在新疆东部博格达山南麓的吐鲁番和哈密两个地区，至今已有两千多年的历史。它是把地层中的潜流沿着挖成的暗渠引至地面，再由明渠引入农田或涝坝，整体工程量十分巨大，也非常考验人的智慧，对发展当地农业生产和满足居民生活需要，都具有十分重要的意义。

　　要知道，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。但是新疆却有一个好处，就是高山上有雪水融化入地，地形又有盆地。新疆土壤多为砂砾，渗水性很强，山上雪水溶化后，大部分会渗入地下，流入盆地蓄水层。于是，当地人因势利导，利用山的坡度和地下渠，巧妙地创造了坎儿井。

　　之所以说它伟大，让我们先看看坎儿井的构造：

　　坎儿井，主要由竖井、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。

　　掘井人先在高山雪水潜流处，寻其水源，在一定间隔打一些深浅不等的竖井汇集水源，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，再把地下水引至地面，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，并长期保持稳定流量;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。

　　接着，我们来分析一下坎儿井的施工难度：

　　1)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。一般每隔20—70米就有一口竖井;一条3~10公里的坎儿井，竖井通常多达上百个;井口一般呈长方形或圆形，长1米，宽0.7米，深度最深可达90多米。

　　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。

　　2)暗渠，又称地下渠道，是坎儿井的主体。它一般高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。

　　暗渠挖掘还有一个很大的难题，就是方向的定位。由于地下挖掘，再加上最早始于西汉，指北针等工具并没有在此应用。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。

　　此外，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，吐鲁番坎儿井也被称为“地下长城”。

　　最后，我们再来看看坎儿井的规模：

　　在新疆大约有坎儿井1700多条，全长约5000公里，其中仅吐鲁番就多达1100多条，吐鲁番的耕地有七成是靠坎儿井灌溉。

　　大家可能对5000公里没概念，可以先看看京杭大运河1700公里的长度：

　　再看看贯彻中国南北的黑河-腾冲线长度，全长：3742公里!

　　现在也许能理解坎儿井的五千多公里有多长。如果再考虑竖井施工量，保守估计坎儿井掘进1m距离3x4x1=12立方的开挖量，那么5000公里的长度就要挖掉超过6000万立方的土石，这相当于把天安门广场那么大的一片面积直线向下挖个137米的大坑。而这土石量，堆起来成为25cm厚2m高的墙可以绕地球赤道3圈。谭老师地理工作室综合整理

　　要知道这可是在古代就开始开挖，早先没有指北针等定位系统，还涉及到井下作业，垂直开挖，克服奔涌的地下水等，而且都是在没有机器的帮助下完成的。

　　当前，现存年龄最大的坎儿井是吐尔坎儿孜，位于吐鲁番市恰特卡勒乡庄子村，全长3.5公里，日水量可浇20亩地，1520年挖成，至今已498年;最长的坎儿井是鄯善县红土坎儿孜，全长25公里，日浇地58亩;竖井最深的坎儿井，是位于鄯善吐峪沟乡苏贝希坎村东部的努尔买提主任坎儿孜，全长20.7公里，井深98米，日浇地25亩，开凿于1900年;水量最大的坎儿井是吐鲁番市艾丁湖乡吾力托尔坎村欧吐拉坎儿孜，日水量浇地70亩!

　　始于2000年前，挖了超过5000公里，使用历史超过千年，这些都足以被称成为世界地下水利工程之最，其工程之浩大，构造之巧妙，让人叹为观止。

　　新疆坎儿井，是古代劳动人民留下的不可多得的珍贵人文遗产，具有极高的历史价值和科学价值，值得当代人给予更多的关注和保护!!!

　　高考地理专题设计——坎儿井

　　学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

　　读下列图文材料，回答相关问题。

　　新疆的坎儿井是人工开挖可自流引水的古代水利工程（下图a）。它由竖井、一定纵坡的暗渠（含集水段与输水段）、地面输水的明渠和储水用的涝坝等部分组成（下图b），单井总长约1-6千米，竖井总数40-200眼，首部竖井深一般25-50米。

　　近几十年来，地下水超采导致区域地下水位下降，坎儿井水量衰减或干枯等现象威胁绿洲。

　　（1）说明坎儿井选址应具备的地形与地质条件。（4分）

　　（2）坎儿井水冬季不断流，试分析其原因。（4分）

　　（3）依据图示，指出绿洲相对于坎儿井的位置关系，并说出其优势。（4分）

　　【答案】

　　（1）地形：应具有一定坡度且起伏较小，便于自流引水与减轻（竖井）开挖工程量；（2分）

　　地质：需土质疏松、透水性好，便利人工开挖且利于地下水流通汇集。（2分）

　　（2）地下水补给，水源较稳定；（2分）

　　暗渠输送，受大气影响小，水温相对较高，不结冰。（2分）

　　（3）位置关系：位于坎儿井下游末端（涝坝下游）；（2分）

　　优势：（靠近涝坝）水源充足；可自流引水；避免产业活动污染井水。（任答一点2分）

　　2.阅读下列材料，完成问题。

　　材料一：新疆吐鲁番盆地是我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。坎儿井与万里长城和京杭大运河并称为中国古代三项伟大的人类工程。坎儿井古称“井渠”，“坎儿”是“井穴”的意思，由竖井（工程井）、暗渠（地下渠道）、明渠（地表渠道）和涝坝（蓄水池）四部分组成。吐鲁番盆地地势北高南低，在较新一些冲积扇地形区，土壤多为砂砾，滲水性很强，山上冰雪水融化后，大部分渗入地下，地下水埋藏也较深。为了将渗入地下的水分引出，供平原地区灌溉，开挖井渠取水是比较合理的方式。

　　材料一：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，再依地势高低，在井底凿通暗渠，沟通各井，引流直下，一直连接到远处的绿洲，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。如图为坎儿井剖面示意。

　　（1）分析吐鲁番盆地年降水量只有16毫米，而蒸发量在3000毫米以上的原因。（6分）

　　（2）若在吐鲁番地区采用地表明渠引高山冰雪融水，则面临哪些问题？（8分）

　　（3）坎儿井采用地下暗渠输水，暗渠径流具有哪些水文特征？（8分）

　　（4）分析吐鲁番地区山前冲积扇形成丰富地下潜水的原因？（8分）

　　（5）分析山前冲积物多为砾石、砂砾、沙等物质对地下水质的影响。（4分）

　　（6）分析竖井不易坍塌的原因。（6分）

　　（7）坎儿井上游的竖井较深，有的可达100多米，下游的较浅，一般只有几米，地下修建成坡度小的暗渠，其好处是？（6分）

　　【答案】

　　（1）深居内陆，地形封闭，海洋水汽难以到达，降水少（3分）；全年降水少，晴天多，空气干燥，且夏季高温。（3分）。

　　（2）蒸发旺盛，沿途水的损耗量大；冬季冰雪不消融，无水可引；地表风沙大，水中杂质多，且引水渠易被风沙损毁。（每点2分，共8分）

　　（3）暗渠汇集地下潜流，地下潜流稳定，暗渠径流稳定，年变化小（3分）；暗渠坡度较小，径流流速较慢（3分）；地下气温年变化小，温度高于0℃，不封冻（2分）。（共8分）

　　（4）高山冰雪融水丰富，山前地表径流丰富（2分）；山前冲积物多为砾石、沙砾、沙等物质，疏松、孔隙大，易于地表水下渗（4分）；基岩不透水，形成了潜水层（2分）。（共8分）

　　（5）有利于过滤杂质，净化地下水（2分）；有利于溶解矿物质，提高矿化度（2分）。（共4分）

　　（6）多黄土质黏土、沙土，质地坚实，不易坍塌（3分）；气候干旱，降水少，且竖井为无水层，流水作用弱（3分）。

　　（7）上游从潜水层引水，有利于地下水自流汇集，（3分）；减小坡度，降低流速，减轻水流对暗渠的侵蚀损毁（3分）。

　　3.阅读图文资料，完成下列要求。

　　图甲为新疆某地区等高线地形图。该地区地下深处的土层，主要是粘土或钙质的砂砾石，质地坚实。为适应当地干旱的气候，人们创造了水利工程——坎儿井。图乙为坎儿井结构示意图。

　　随着经济发展，该地区广泛使用机并，并建有多座水库。油田开发力度也不断加大。

　　(1)描述图示地区的地形特征。（8分）

　　(2)分析图示地区修建坎儿井的有利自然条件。（6分）

　　(3)分析近年来该地区坎儿井数量明显减少的原因；（10分）

　　【答案】

　　（1）该地区地形以山地、盆地为主；（2分）山地主要分布在北部、西部，盆地分布在中南部；（2分）北部、西部高，中南部低；(2分)地势起伏较大。（2分）

　　（2）该盆地北部和西部有高大山脉，夏季大量的高山冰雪融水为坎儿井提供了大量水源；（2分）盆地与北部山脉之间落差大，可自流引水；（2分）地下土层质地坚实，坎儿井不易坍塌。（2分）

　　（3）全球变暖,降水减少，蒸发加强,高山冰雪融水补给减少；（2分）机井的使用及油田开发力度增大导致过度开采地下水，地下水位下降；（2分）水库蓄水导致坎儿井地下水补给量减少；（2分）坎儿井附近油井开发导致坎儿井水源受到污染；（2分）坎儿井管理、维护不到位。(2分)

　　4.读下述材料回答下列问题。

　　材料一 以色列国土面积2／3为沙漠和山地，年均降水量约200毫米。20世纪60年代中期发明了滴灌技术，极大地提高了农业灌溉的效率，提高了农作物产量和农业生产效率。从80年代开始，农业实现产业化。从以粮食生产为主，转向发展高质量花卉、畜牧业、蔬菜水果等出口创汇的农产品和技术，用高科技、现代管理不断提高农业效益，形成高投入、高科技、高效益、高产出的特色。

　　材料二 下图

　　材料三 吐鲁番盆地高温少雨，年均降雨量只有16毫米，而蒸发量却高达3000毫米以上。古代人民修建特殊的灌溉工程—坎儿井，使火洲戈壁变成绿洲良田，生产出驰名中外的葡萄、瓜果和粮食、棉花、油料等。近年由于水资源十分短缺，加之不合理的开发利用，造成地下水位不断下降，使“坎儿井”流量减少，甚至干涸。

　　材料四 新疆示意图

　　材料五 坎儿井示意图

　　（1）两地都是在沙漠上发展农业生产，但两地沙漠成因差异大，分别说明两地沙漠的形成原因。

　　（2）分析两地发展农业共同的有利因素和不利因素。

　　（3）根据材料介绍坎儿井的原理，水源来源，功能及作用等。

　　（4）借鉴以色列农业的发展的经验，吐鲁番农业的可持续发展应采取哪些措施？

　　【答案】

　　（1）以色列：常年受副热带高压控制，高温少雨；

　　吐鲁番：深居内陆，各大洋水汽难以到达。

　　（2）有利因素：光热充足；

　　不利因素：①气候干旱；②沙漠广布（耕地少）；③水源缺乏。

　　（3）①暗渠里的水补给来源主要是天山的冰雪融水；②坎儿井的特殊构造主要是防止水分蒸发；③暗渠里的水通过蓄水池，为农业生产提供水源；④坎儿井对于绿洲的存在起到了重要作用。

　　（4）①节约用水；②发展农业技术；③农业产业化、市场化；④不断优化农业产业结构

　　【解析】

　　试题考查影响降水因素、农业区位因素和发展方面

　　（1）从图中看以色列位于30度附近，常年受副热带高压控制，高温少雨；吐鲁番位于我国西北地区，深居内陆，海洋水汽难以到达，降水少。

　　（2）两地区共条气候条件是降水少，晴天多，有利因素是光热充足；不利因素是气候干旱，降水少，沙漠广布，水源缺乏。

　　（3）由材料“蒸发量却高达3000毫米以上” 可知，坎儿井的特殊构造主要是防止水分蒸发；由材料“年均降雨量只有16毫米”可知，暗渠里的水补给来源主要是天山的冰雪融水；由材料“古代人民修建特殊的灌溉工程—坎儿井，使火洲戈壁变成绿洲良田”可知，暗渠里的水通过蓄水池，为农业生产提供水源；坎儿井对于绿洲的存在起到了重要作用。

　　（4）由材料“发明了滴灌技术，极大地提高了农业灌溉的效率”可知，应节约用水，发展农业技术；由材料“从以粮食生产为主，转向发展高质量花卉、畜牧业、蔬菜水果等出口创汇的农产品”可知，应不断优化农业产业结构，向产业化、市场化方向发展。