在新疆，农田水利的设施中，除上述明渠外，还有一类是坎儿井。它是以地下水为水源的自流灌溉工程，是雪山前沿、气候特别干燥的斜坡地上最理想的水利设施。
南疆吐鲁番和哈密两盆地，便是最理想的修建坎儿井的地区。它们都位于天山南麓，地下蕴藏着丰富的雪水。盆地有一定的坡度，凿渠将盆地北缘地下的雪水开发出来，便可进行自流灌溉。这里雨量极为稀少，全年只有几十毫米，而气候干燥，年蒸发量高达几千毫米，蒸发量是降雨量的100多倍，采用明渠灌溉，渠水多被蒸发，而蒸发对坎儿井的威胁极小。
坎儿井又称井渠，由竖井、暗渠、明渠等几部分组成，每条坎儿井的长度，由一二里到一二十里不等。暗渠是地下渠道，其作用为拦截地下水，并将它引出地面。暗渠每隔一二十米，便在其上立一竖井，井深从几米到几十米，视含水层深浅而定。每条暗渠的竖井，少则几眼，多则一二百眼。它是穿凿、修理暗渠时掏挖人员的上下通道，又有出土、通风、采光等作用，还依靠它来确定暗渠的坡度和方向。明渠将从暗渠中引出的地下水，导入农田，灌溉庄稼(图12)。
西域何时开始兴建坎儿井？多数学者认为可以上溯到西汉。理由是，自汉武帝起，西汉大力经营西域，并在轮台、渠犁(今库尔勒境)、车师(今吐鲁番境)等地驻兵屯田。这一带雨量稀少，空气干燥，屯田时必须兴修水利，特别是很少蒸发威胁的坎儿井。他们认为，穿凿坎儿井技术，在屯田西域之前，在兴建龙首渠时即已掌握，而车师等地地下水的资源又很丰富，驾轻就熟，完全可以在西域发展井渠灌溉。
学者们还认为，西汉时井渠技术西传，在史籍中也隐约可见。《汉书·西域传》载，宣帝元康二年(公元前64年)，“遣破羌将军辛武贤将兵万五千人至敦煌，遣使者案行表(行军地图)，穿卑鞮〔di低〕侯井以西，欲通渠转谷……”三国时人孟康对卑鞮侯井加以注释，说：卑鞮侯井，“大井六，通渠也，下泉流涌出。在白龙堆东土山下。”根据这些记载和解释，学者们说，卑鞮侯井就是井渠，白龙堆位于罗布泊东，当时既能用修建井渠来增加漕渠的水量，当然也会在西域兴建井渠灌田。
图12 坎儿井结构示意图
上述的理由和依据，值得重视。但推论较多，依据也嫌单薄。西汉时，西域是否已用井渠溉田，当有待于地下遗物、遗迹的发现。
与西汉不同，从魏晋到隋唐，有关西域井渠的资料逐渐增多，有文字记载，也有遗迹出土。
新疆水利厅厅长维吾尔·米努甫和新疆人大常委会副主任王鹤亭，各在自己的论文中指出，中华人民共和国成立以来，在新疆一些地方修建水库时，曾发现了一批十分古老的井渠遗迹。米努甫在文中所举的古老井渠遗迹在吐鲁番金胜口水库区。这条古井渠长约100米，已经干涸；有七个竖井，每个竖井相隔约10米；暗渠出口处，有一段已坍坏成明渠。与古渠遗迹同出的还有古陶和古城等。经鉴定，属于魏晋时文物。这条古老井渠，当有一千五六百年的历史。
王鹤亭所论述的古老井渠，位于高昌故国东面，鄯〔shan善〕善县鲁克沁西北。这里发现的不只在同一层面上的三条废弃的井渠，而且在三条古井渠下面，还有许多废弃井渠。这批古井渠竟毁灭了一个新水库。王鹤亭说，中华人民共和国成立后，在这里建了一座名叫“海洋”的水库。蓄水不久，即由漏水溃决。“经检查，是由于水库下面埋有三道废弃的老坎儿井。经过很大的工程回填后，再次蓄水，又发生了决口，原因是深处还有很多废弃的老坎儿井，修不胜修。”新水库只好报废。文章认为，修建这批坎儿井的时间，约在1000年以上，相当唐朝前后。
唐朝，吐鲁番已有井渠，不仅见之于遗迹，还见之于第一手文献资料——《吐鲁番出土文书》。如高昌县阿斯塔那唐墓出土的有关田产的文字，就不止一次地提到井渠、胡麻井渠等名称。其中“胡麻井渠”的规模似乎不小，可灌高昌城北和城西的农田(图13)。
图13 吐鲁番阿斯塔那出土文书中的“井渠”、“胡麻井渠”
宋、元、明三代，有关新疆井渠的资料，目前掌握较少，特别是宋、元两代。至于明代，80年代普查时，已发现了一批。以新疆坎儿井最多的吐鲁番市为例，在445条新旧坎儿井中，历史在350—500年的，有10多条。应该说，它们都是明朝修建的。
清朝新疆的水利建设很有成就，无论是普通灌渠，还是坎儿井。特别是清朝后期，由于林则徐、左宗棠等人的努力，发展很快。
有如前述，林则徐在远谪回疆期间，曾受伊犁将军布彦泰之命，与喀喇沙尔办事大臣全庆共同建设南疆水利。他们除在那里修建许多明渠外，又大力扩展坎儿井工程，由吐鲁番扩大到托克逊、伊拉里克等地。后来，林则徐虽被清政府调回内地，但他开始的这一扩展坎儿井工作，仍然得到新任的伊犁将军萨迎阿的重视和支持，终于使吐鲁番盆地的官坎，由原来的30多条，增加到100多条，并使托克逊与吐鲁番一样，成为坎儿井比较密集的地区。在修建官坎的推动下，民间也纷纷修建这种工程。到19世纪60年代前期，吐鲁番、托克逊的官坎、民坎多至800余条，鄯善也有300多条。
回疆坎儿井第二次大发展在1878年左宗棠粉碎阿古柏入侵之后。由于左氏把恢复、发展回疆水利，作为善后工作的重要内容之一，所以在短短的三年中，当1881年，他调离回疆时，便已取得了显著的成绩，除修复吐鲁番的官坎外，又在其他一些地方，如连木沁(吐鲁番盆地东部)、鄯善等地，新建官坎185条。当时百姓重建民坎的积极性也很高。10年以后，连木沁以西的吐鲁番盆地上，建成的“坎尔以千百计”。
清朝新疆坎儿井的发展，虽然与林则徐、左宗棠等一批官吏的推动有关，但是更主要的是当地维吾尔族、汉族、回族等人民辛勤劳动的结果。其中维吾尔族人的贡献尤大，可以说大部分的坎儿井，都是他们穿凿的。
不仅如此，研究者认为，坎儿井工程的重要结构之一——涝坝，也是维吾尔族人民创造的。古代的井渠，主要由暗渠、竖井、明渠三部分组成。维吾尔族发展了坎儿井的结构，又增加了“涝坝”。涝坝是维吾尔语，其含义与汉语中的蓄水池相当。涝坝具有重要的作用。一是蓄水。它位于暗渠的出口处，可将冬季从暗渠中流出的水储存于此。新疆冬季气温太低，农业生产停顿，而坎儿井却在继续出水。涝坝便可将冬水储存起来，可供来春使用。二是晒水。这里的地下水，主要来源是融雪，水温很低，如从暗渠引出，立即循明渠灌溉农田，低温便会严重影响庄稼发育。引出的水，只有先储存在涝坝中，经过晾晒后，再灌溉农田，才利于作物生长。三是便于统一调配农田用水。涝坝的创建，使坎儿井工程更臻完备。
目前，吐鲁番和哈密两盆地的坎儿井共约1000多条，暗渠的总长度约5000公里，可与历史上的万里长城和京杭大运河媲美。