坎儿井的主要工作原理是人们将春夏季节渗入地下的大量雨水、冰川及积雪融水通过利用山体的自然坡度，引出地表进行灌溉，以满足沙漠地区的生产生活用水需求。

不同地的坎儿井在具体构造上均有其不同的地域特点，但一般而言，一个完整的坎儿井系统包括了竖井、暗渠、明渠和错现四个主要组成部分。在该原理下运转的坎儿井流量稳定，且能保证井水自流灌溉。

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吐鲁番的坎儿井按水文地质条件和分布可分为三种类型：

1、山区河流补给型坎儿井，分布在火焰山以北的灌区上游地区，集水段较长，出水量较大，水量稳定，矿化度低。

2、山前潜流补给型坎儿井，这类坎儿井分布在火焰山以南冲积扇灌区上缘，由直接引取山前侧渗形成的潜流，天山水系渗漏与火焰山北灌区引水渠系渗漏等形式补给地下水，集水段一般较短。

3、平原潜流补给型坎儿井，这类坎儿井分布在火焰山南灌区下游，地层为土质构造，水文地质条件差，一般出水量较小，矿化度较高。