在吐鲁番地区和哈密地区，远古时代曾有过众多的河流，但是残存至今的地上河流稀少，区区几条小河，流着流着就不见了。这些地区的地貌中有相当一部分是由青灰色的卵石构成的戈壁和细沙沙漠，水容易渗入地下。夏日里蒸发强烈得令沿海地区的人难以想象，这里大夏天温度常常高达摄氏40多度，但是人们的身上却没有汗——汗水在冒出皮肤以后立即被蒸发了。在这两地南部的沙漠地区，夏天沙土地上的温度有摄氏70～90度，把一个鸡蛋浅埋进沙土里，不一会儿就成了熟鸡蛋。在这样的地方，一两条小河要么会很快渗入地下，要么它的水就被蒸发殆尽。连从天山上涌过来的电闪雷鸣的暴雨也落不到地面上来，雨丝在空中就已经被蒸发光了。
但是这地方却偏偏物产丰富，树木茂盛、五谷丰登、棉麻如山、牛羊肥壮，尤其是这里盛产瓜果，最著名的哈密瓜和吐鲁番葡萄就生长在这里，因为空气干燥，瓜果的含水量少，含糖量高，全都出奇地甘甜。特别令人称奇的是，这里的阳光如此强烈、空气如此干燥，按理说这里的人应当长得黝黑干巴如红葡萄干一般；可是这里的姑娘，一个个亭亭玉立、皮肤嫩白、如花似玉。究其原因，一是吐鲁番海拔低，虽然夏季日晒时间长，但紫外线并不强，而天气热使人不断地出汗排毒；二是他们经常食用瓜果和干果，各种维生素及微量元素充足；三是他们有对付炎热的绝招，比如，在沙漠中放牧或做工的当地人，大夏天穿着棉袍、戴着羊皮帽子遮蔽炎热，整天劳作却安然无恙。
在这两个地方，为绿洲提供灌溉的，现在是电动的机井，而在过去的1000多年里，却是一种特殊的灌溉系统——坎儿井。
所谓坎儿井，也叫暗渠、井渠，就是在天山脚下的含水地层处开掘出竖井，沿着一条直线再开掘若干口竖井，将井下掏空连接起来，使它们井、泉、渠三水合一，引进绿洲中的村庄和农田。
坎儿井中的水是在深深的地下流动，避免了蒸发；那些水又是在地下水位线上流动，保证了渠水的流量不会因渗漏而减少。
从空中俯瞰，在辽阔的东疆戈壁上有无数个圆形的土堆，土堆中间有一个洞口，一条条无形的线将这些土堆连接到远处的绿洲之中。这就是坎儿井在地面的痕迹。据历史学专家谷苞考证，坎儿井最早于汉代出现在甘肃西部，当时是汉朝军队为了屯田而发明的，以后随着朝廷军队在西域的屯垦戍边活动的扩大，普及到了东疆。在坎儿井最多的1959年，全新疆共有坎儿井1784条，暗渠总长5272千米，竖井总数172367眼。按工程量计，不亚于长城，因此有人称坎儿井是“地下的万里长城”。