坎儿井大致上由竖井、地下渠道、地面渠道和小型蓄水池四个部分组成，它巧妙地截取地下水，并通过地下渠道引导这些宝贵的水资源，灌溉当地的农田。由于坎儿井的引水渠藏在地下，所以避免了日晒和狂风导致的水分蒸发。
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据历史研究，坎儿井的技术，是随着汉朝开通西域带来的。西汉时期，中原就派遣军队在吐鲁番一带进行屯田，并在当地设立戊已校尉。屯田军队和中原移民到来后，和吐鲁番本地人民一起，利用中原的技术经验，创造了坎儿井这种灌溉设施。经过2000多年的建设，今天吐鲁番的坎儿井总数达到了1100多条，全长约5000公里，规模之大，令人惊叹，被称颂为地下的“万里长城”。
交河故城
西州，唐朝在西域最繁华的城池
综上所述，吐鲁番盆地从汉朝开始，就成为中原政权重点开发的地方。到了唐朝贞观年间，高昌王国被唐朝灭亡，在当地设置了西州，并曾经作为安西都护府的治所。后来，安西治所转移到了龟兹，西州则成为北庭都护府的重镇，辖高昌﹑柳中﹑交河﹑蒲昌﹑天山五县，治高昌(今新疆吐鲁番东南高昌故城，即哈拉和卓古城)。
开元二年(714)，唐朝设天山军于西州城内，驻兵五千，马五百匹。《大唐漠北的最后一次转账》中最后的白发老兵们，就是这只唐军部队。
从755年开始，北庭和安西都再也没有得到中原的支援，763年更是中断了联系。但是，北庭都护府下属的西州、庭州、伊州均为正州，大部分是汉人移民，以及粟特、突厥等归化民族，并且和内地一样完成了编户齐民，推行了均田制﹑租庸调﹑府兵制﹑学校等中原制度，与北庭、安西的一些羁靡州完全不同。
尤其是西州，管辖户口高达1.9万户，庭州、伊州每州才2千多户，拥有很强的人口基本盘。西州不仅拥有充足的谷子、麦子等粮食产出，还盛产葡萄、棉布等商品，同时还是扼守天山南北交通的枢纽，经济繁华程度甚至要高过龟兹、于阗、疏勒、焉耆等安西四镇，是唐朝在西域重要的经济和文化中心。
因此，尽管北庭、安西被隔绝了数十年，但凭借当地的人口、物产足以支撑几万守军的补给，甚至进行部分的兵员补充。
