据说居延海南北湖底坡度的差异及其判断原因
根据调查资料，从以下三个方面分析了新疆坎儿井的形成条件:
1.自然条件的可能性
吐鲁番盆地位于欧亚大陆中部，是东天山典型的封闭内陆盆地。由于远离海洋，四面环山，盆地狭窄低洼，潮湿气候难以浸没，降雨量少，蒸发量大。所以气候异常炎热，自古就有“火州”之称。
根据1952-1958七年的统计，多年平均降雨量只有19.5 mm，最大42.4 mm，最小5.2 mm，多年平均蒸发量3608.2 mm，多年平均气温14C，最热的7月平均33.6C，最冷的1月平均-9.8C。全年最高气温47.6℃，1。1953年7月，气温达到48摄氏度，地面最高温度达到75摄氏度..
盆地常年多风，最大风力一般7-8级。1961年，吐鲁番发生了50年不遇的大风灾。全年出现8级以上大风56次。其中5月31日的大风有l2以上的量级，持续17小时，造成田园受损，森林受损，使那片美丽的绿洲暂时黯然失色。
结构图
盆地地形差异很大，地势险峻。周围的山脉多是古生代末海西运动形成的。岩层坚硬，裂隙发育，有利于裂隙水的形成。北部博格达山海拔一般在3500-4000米之间，主峰高达5445米。西部的卡劳山是最高峰在4000米以上的山峰。南部都是极度积雪的冰川和觉罗塔格山，海拔600-1，500m，山麓低，无雪，降水少，是极度干燥的裸露秃山。东南部是库姆塔格沙山，这里的沙子堆积在古生代和中新生代的基岩上，高度为0.300-500米。这里极度干旱和贫瘠。盆地中部有火焰山褶皱带，由一系列轴向为西北-西南-东南的背斜构造组成。出露地层主要为侏罗系、白垩系和第三系的砂砾岩和泥岩，并预形成多处背斜构造。火焰山将盆地分为南北两部分。盆地中心的艾丁湖地势极低，海拔-1.54米，是世界上最低的陆地之一。由于盆地周围山高不对称，盆地中心极低，第四纪沉积物大部分堆积在甲芝山前。因此，从北到南形成了一个倾斜的平原。山前冲洪积扇地区多为颗粒较大的砂砾层，在平原内部逐渐转化为颗粒较细的砂土或粘土层。地面坡度由北向南逐渐变缓。北部冲积扇地面坡度一般为1/30-1/50，山前平原一般在1/100-1/200之间。
由于流域内极端干旱的气候条件，地表径流相对稀少。天山水系由盆地北部的雨雪补给，以数十条河谷河流的形式流向盆地。主要河流有白杨河的卡尔齐、柯克亚、二塘沟、克浪沟、煤窑沟、塔浪沟、大河沿、阿拉沟等。年总径流量仅为6.65亿立方米，多年平均径流量为21.1 m3/s，其中最大的白杨河多年平均流量仅为7.29 m3/s..这些河流的特点是流量小，旱涝悬殊，出山口后，由于河床经过戈壁砾石带，大部分渗入地下，补充了地下水的径流。而盆地中部的火焰山背斜构造多为泥质页岩，渗透性差，起到地下大坝的作用，阻止地下水向南流入盆地，因此在火焰山北麓出现了许多由潜水回流形成的高水位带。在火焰山的所有缺口处形成了一系列泉沟。其中有:苏北沟、连木沁沟、木头沟、葡萄沟、桃儿沟、亚尔奶沟、大草湖等。泉水流量非常丰富，年径流量3.54亿立方米。这些泉水流出火焰山后，又渗入地下，补充了火焰山南部盆地的地下径流。最后排入盆地中心的艾丁湖。湖泊面积约65438000平方公里。如果年蒸发量为3000mm，一年的蒸发消耗量为3亿立方米。根据吐鲁番市水利局的数据，目前吐鲁番盆地有1177口水井，年平均开采流量为18.57立方米/秒。即年径流量已达5.85亿立方米。
根据以上数字，使用的泉水和坎儿井水加上湖面蒸发的水量远远超过地表径流。即使将泉水视为回归水理论，也可以忽略不计，坎儿井开采水和艾丁湖蒸发量之和大于天山水系地表径流。证明了地下水的补给来源不仅仅是河床渗漏，还有天山山区古生代岩石裂隙水，所以吐鲁番盆地地下水资源比较丰富。再加上地面坡度很大，构成了在自然条件下挖坎儿井的可能性。
2.生产发展的必要性
从生产和发展条件来看，吐鲁番盆地早在汉唐时期就是欧亚交通的通道和经济文化交流的重要场所。该地区虽然气候干燥，地表水源十分匮乏，但地下水源丰富，天然泉水充沛，使冲积扇边缘以下的土地成为肥沃的绿洲。气候十分炎热，热能资源丰富，无霜期2 30天以上，是农业发展的理想地区。因此，人们自古以来就利用天然泉水进行农业生产，不仅种植一般的粮油作物，还发展棉花、葡萄、水果、蔬菜等经济作物。
这里的农业生产不仅具有经济意义，还具有政治和军事意义。因此，农业生产的进一步发展必然要求人们开发更多的地下水源，也就是说，农业生产的发展史就是劳动人民开发利用地下水的历史。通过几千年的生产劳动实践和国内外文化技术经验的交流，人们终于逐渐找到了一种开发利用地下水的最佳形式——坎儿井。
3.经济技术合理性
吐鲁番盆地虽然有丰富的煤炭、石油等矿产能源，但直到今天还没有被大力开发利用。因此，不仅古代挖掘坎儿井的经济技术条件受到极大限制，即使在今天，挖掘坎儿井的动力机械设备仍然十分匮乏。电力供应也很少，钢材水泥也是从很远的地方运过来的。这些情况给地表水利工程建设带来了很大困难。但坎儿井的取水形式既能节省土方，又能常年供水，而且当地人长期生活在炎热地区，所以有修窑筑洞的习惯和经验。此外，在挖掘泉水的生产实践中，人们逐渐发现坎儿井形式的地下通道，既能防止沙尘暴，又能减少蒸发损失。工程材料使用不广泛，操作技术相当简单，当地人很容易掌握。这对于克服当地的各种经济和技术困难是非常方便的。因此，在古代经济技术条件较差的情况下，各族劳动人民利用坎儿井开采利用地下水，就更加经济合理。
综上所述，吐鲁番坎儿井的形成有三个基本条件，即:
(1)在当地的自然条件下，由于干旱少雨，人们要想生产生活，就不得不重视地下水的开发利用。同时，由于高山补给，当地地下水储量丰富。地面陡坡有利于坎儿井工程建设，开采丰富的地下水源，农田自流灌溉，解决人畜饮水。
(2)在当时的生产发展中，由于当时的政治、经济和军事要求以及东西方文化的传播，人们不得不进一步尝试增加开采地下水，扩大灌溉面积，以满足农业生产发展的需要。因此，有必要改进分流泉的结构，通过挖洞延长分流泉，增加其出水量。这样，胚胎期的坎儿井取水法就逐渐形成了。
(3)当时虽然经济技术条件水平很低，但坎儿井工程的结构形式可以大大减少工程的土方量，而且施工设备极其简单，操作技术容易被当地人掌握。所以坎儿井的取水方式在当时是比较理想的形式。