坎儿井是一种结构巧妙的特殊灌溉系统，它由竖井、暗渠、明渠 和涝坝四部分组成。总的说来，坎儿井的构造原理是:在高山雪水潜流处，寻其水源，在一定间隔打一深浅不等的竖井，然后再依地势高下在井底修通暗渠，沟通各井，引水下流。地下渠道的出水口与地面渠道相连接，把地下水引至地面灌溉桑田。

竖井是开挖或清理坎儿井暗渠时运送地下泥沙或淤泥的通道，也是送气通风口。井深因地势和地下水位 高低不同而有深有浅，一般是越靠近源头竖井就越深，最深的竖井可达90米以上。竖井与竖井之间的距离，随坎儿井的长度而有所不同，一般每隔20-70米就有一口竖井。一条坎儿井，竖井少则10多个，多则上百个。井口一般呈长方形或圆形，长1米，宽0.7米。乘车临近吐鲁番时，在那郁郁葱葱的绿洲外围戈壁滩上，就可以看见顺着高坡而下的一堆一堆的圆土包，形如小火山锥，坐落有序地伸向绿洲，这些，就是坎儿井的竖井口。

这种手摇辘轳，原是提取井水的起重装置，是从杠杆演变来的汲水工具。它是在井上竖立井架，上装可 用手柄摇转的轴，轴上绕绳索，绳索一端系水桶。摇转手柄，使水桶一起一落，提取井水。在开挖竖井时，这种辘轳也被用来运送泥土。因为从坎儿井底将掏挖的大量泥土运至地面，劳动强度较大，采用这种装置不仅快捷而且省力。

但手摇辘轳只适用于开挖深度在10米以内的竖井，竖井太深，人力太小，无法摇动辘轳，这时需要的，是畜力辘轳。畜力辘轳，是一种以畜力为动力的挖掘坎儿井的动力设备，适用于竖井深度达几十米的坎儿井挖掘。虽然现在开挖和清理坎儿井淤泥时，使用的动力都是以机械设备为主，但这些都是在古代人的智慧上演变而来的。