新疆古称西域。汉武帝派张骞通西域以前，南疆的且末、于阗(都城在今和田境)等国，都已开始栽培谷物，可能有简单的水利工程，引附近的河水灌田。不过南疆大型水利工程的兴建，当从汉武帝时屯田西域开始。西汉后期，随着屯田区的扩大，地面灌渠的建设，便进一步发展起来。
《史记》和《汉书》都记载，汉武帝时，在天山南麓的轮台，“有溉田五千顷以上”。灌溉这样多的土地，水利设施的规模当然不会太小。当代考古学家黄文弼曾深入新疆实地考察，发现阿克苏地区沙雅县境内的地表，仍然可以见到汉代的古渠，长约200里。他说，当地人称它为“黑太也拉克”，意为汉人渠。旁有古城遗址，当地人称为“黑太沁”，意即汉人城。1965年，新疆生产建设兵团的工作人员，在今若羌县东面，发现了一个相当完整的汉朝灌溉网，总干渠从米兰河引水，下分七条支渠。干渠和支渠上建有总闸和分闸。渠道怀抱米兰古城。据说，这一渠系只要稍加清理，仍可使用。文献的记载，遗迹的发现，表明汉朝时，南疆的地面灌渠建设，已经很有成就。
历三国两晋南北朝到隋唐，西域这种灌渠建设进一步扩大了，特别是唐朝。从很不完备的文献中，我们仍然可以知道，无论在高昌还是巨丽城，都修建起一定规模的灌溉渠道。
高昌位于吐鲁番东南，是唐朝西州的治所，还一度为安西都护府驻地。唐朝很重视这里的水利建设。据吐鲁番出土文书记载，唐在此设有专门水官，负责统筹这里的水利建设和管理；参加水利建设的，不仅有汉人，还有突厥等少数民族。文书还说，在高昌城南有一条渠道，在20里内，有16处堤堰，每一堤堰都有一条支渠，可见渠道密布的情况。
巨丽城位于塔剌斯河边。玄奘《大唐西域记》中称为坦罗斯城(今哈萨克斯坦江布尔城)。唐朝时，它隶属于安西都护府，有许多唐人在此居住。据载，巨丽城外有一条重要的灌溉渠道，它是安西节度使所属参谋官、太原人王济之领导当地唐人修建的。这一工程质量很好，到蒙古汗国的军队西征到这里时，它还继续发挥作用。蒙古汗国有一位重要大臣耶律楚材，在他西往中亚参见铁木真时，曾亲眼见到这条灌渠，并把它记在《西游录》中。
到清朝，在天山南北所修建的灌渠更多。图伯特、松筠、林则徐、左宗棠等，在这方面都作出了重大的贡献。
乾隆二十年到二十四年(公元1755年—1759年)，清军相继平定阿睦尔撒纳和布拉尼敦、霍集占(即大小和卓)的叛乱。为了加强回疆(当时清对新疆的称呼)的军事力量，乾隆二十九年(公元1764年)，清政府从东北地区，即盛京(辽宁省沈阳市)将军的管区，调一支军队到伊犁。这支军队由锡伯人组成，包括家属，共3000人。他们在伊犁一带，一边驻防，一边屯垦。从屯垦的需要出发，他们以伊犁河为水源，修建了一条长约180里的干渠，称察布查尔。察布查尔，锡伯语意为“粮仓”。嘉庆七年(公元1802年)，锡伯营总管图伯特，又率领本族军民，用八年的时间，在旧渠北面凿了一条新渠。新渠长200多里①，宽10尺。两渠共可溉田10多万亩，至今仍在发挥作用。
与图伯特凿察布查尔新渠的同时，回疆最高军政首领、伊犁将军松筠(蒙古族正兰旗人)，也在伊犁河北面，进行规模很大的水利建设，既修理旧渠，又穿凿新渠。在一系列的渠系建设中，最重要是引伊犁河支流哈什河(喀什河)为水源的渠道的拓展，修了170多里新支渠。后来，它被皇帝命名为通惠渠。《新疆图志》记载，哈什有一条皇渠，溉田43.7万亩。有人认为这条皇渠可能就是通惠渠。
道光二十二年(公元1842年)，清政府将禁烟有功的林则徐谪戍伊犁，“效力赎罪”。林则徐在伊犁深得伊犁将军布彦泰的器重，1844年授命他与全庆共同兴办南疆水利。两人组织各族人民，在南疆的和尔罕(今若羌北)、叶尔羌(今莎车)、喀喇沙尔(今焉耆)、伊拉里克(今托克逊西)、库车、乌什、和阗、喀什噶尔等地，经过约一年的努力，修建成数量很多的水利工程，垦地近70万亩，成绩斐然。
同治三年(公元1864年)，中亚浩罕国在英国支持下，派阿古柏率兵侵入我国南疆。接着，俄国也以护侨为借口，强占我国伊犁地区。南北疆许多水利设施湮废。后来，左宗棠统兵入疆，曾纪泽赴俄交涉，在军事和外交双重努力下，大部分失地收复。光绪十二年(公元1884年)，新疆建省。建省前后，左宗棠和刘锦棠先后在新疆担任军政要职时，都把恢复和发展南北疆的农田水利，作为善后工作的重要内容之一，他们组织士兵和各族人民，在各地修建成许多渠道，开垦出大量的农田。据后来编写的《新疆图志·沟洫志》统计，全区已有干渠900多条，灌田面积1100多万亩。
注释：
①渠道长度，各书说法不一。另一说旧渠长150里，新渠长100里。
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