自古以来，我国勤劳的劳动人民就很注意灌溉技术。远古时候，人们就已开始在沿河周围肥沃的土地上进行引水灌溉，挖渠引水，浇沃农田。后来，随着人口的繁衍以及活动范围的扩大，人们开垦的土地越来越多了。这样，灌溉就成了一个更为迫切的问题，最初，人们是利用水位高于农田的水源来灌溉，这样水借助于自身的重力作用，就可以被引入农田。但是，当灌溉水源的水位低于农田的时候，水总不会“由低往高处”流吧？于是，人们开始想法子。
在原始社会末期，除了利用方便的河流进行漫溢灌溉外，人们抱着汲水陶瓶到河边汲水去浇灌农田，这种原始的灌溉方法，其效率是很低的。
到了商代，人们开始采用桔槔进行灌溉。正如《淮南子》卷十三《汛论训》说：“古者抱(zhui，坠，即小口瓮容器)而汲，后世桔槔而汲。”那么，桔槔到底是一种什么样的工具呢？
先看一看《庄子》中关于桔槔的描述吧。《庄子》外篇天地第十二中说：“凿木为机，后重前轻，挈水若抽，数如泆汤，其名为槔。”天运第十四说：
“之则俯，舍之由仰。”由此可以看出，桔槔是利用杠杆原理而制成的汲水工具。桔槔又叫吊杆、拔杆、架斗、桥。其结构虽然很简单但很科学，是在河边或井边(主要适宜浅井)用一根长杠横支在树丫杈里，或支在木架上，在横木杠的一端结绑上较重物体如大石块，另一端用汲器或水桶，需要汲水时，利用杠杆原理将绳一拉使汲器浸入水中装满水，把绳一放由于另一端重物下压或再用很小的力气，就能把汲器提上来。《庄子》中还生动地记载了孔子的学生子贡南游于楚国，并传播推广桔槔的故事。有趣的是，一次子贡向一位抱瓮汲水老人宣讲桔槔这种工具多么的省劲儿。可是老人却不屑一顾，并视桔槔为“奇技淫巧”，用它会使人变懒。看来，先进工具的推行在我们老祖先那里很早就吃了“闭门羹”。
尽管如此，桔槔的出现仍是人们的一大发明创造。它对解除干旱威胁，扩大灌溉面积，提高作物单位面积产量，发挥了重要的作用。桔槔最早在商朝出现，到了西周和春秋时期得到了应用。后来随着桔槔不断的改进，作为灌溉的工具之一，至今在某些地方还用着呢。
到了秦汉以至南北朝时期，人们对于农田水利灌溉技术更加重视起来。所使用的水源有两个：一个是凿井，一个是开沟挖渠塘。利用桔槔在河溪旁或浅井中可以提水，但对于一些深井来说就不方便了。如果井越是深，用水越多的话，用这种方法提水便越是费力。于是便从杠杆式的桔槔发展为改变用力的方向以便于提水的辘轳或滑车。辘轳的起源也很早，据《物源》上说，是“史佚始作辘轳”。史佚是公元前1100年左右周初的史官。可见，辘轳滑车已有三千多年的历史了。春秋时期墨子(公元前5世纪的人)也曾经做过使用滑车(辘轳)的力学实验。但滑车真正利用于生产，特别是利用于农业提水灌溉，大约是在秦汉时期。这种滑车不仅用于农田灌溉，而且还用于盐井取盐水的手工业盐场生产。如在成都扬子山一号墓出土的盐场画像砖，就有盐井分两层，每层有两人合力提盐水，一边用力下拉，另一边用力上提来汲水。
在当时的农田凿井方面，可以看一看《齐民要术》中的论述：“于中凿长，穿井十口，井必相当，邪则再方地，地形狭长者，井必作一行，地形正方者，作两三行亦不嫌也。井别作桔槔、辘轳。井深用轳辘，井浅用桔槔。柳罐令受一石，罐小用则功费。”这就是说，在农田两畦之间，顺着畦的走向凿十口井，井要打的直，如果打成斜的，就会占地很多。如果地是狭长的，把井打成一行。如果地是正方形的，作两三行也可以。在井口上安装桔槔或轳辘，井深用辘轳，井浅用桔槔，用柳条编成可以容一石水的柳罐，如果罐小了，用起来就太费功夫。这说明当时的凿井技术已有了很大进步，而与凿井相关的汲水工具桔槔和辘轳也有了很大的用武之地。
在唐朝时期，辘轳的使用仍然相当普遍。陈章在《水轮赋》里，说水车是“殊辘轳以致功”
。辘轳和水车一样，都有着各自的不同功效。它们的采用与普遍推广，促进了水利灌溉事业的发展。
到了宋代，辘轳得到了很大的改进，从《农书》所绘的辘轳图来看，在井旁皆有井架。该图清楚地表现了在北宋时代已经使用了在水井上安装曲柄手摇辘轳。尽管当时的辘轳是木料做成的，不似后来的铁制曲柄，但是这个机械的出现，尤其在这个缠绳下头装置的铁钩连接水桶的技术，却是很大的创造发明。人们可以手摇曲柄，让绳子一圈一圈儿地缠绕在辘轳上，从而可以轻而易举地把盛满水的水桶从井中提上来。
在明清时期，劳动人民在绳索、挂钩及一切传动部件上的发明创造，也促进了桔槔和辘轳这种灌溉工具的进步。在《天工开物》中就有这方面的记述。《天工开物》中所绘的桔槔是两个竖立的竹竿，中间加上一个转动的设备，这是过去所没有的。但在《考工典》中所绘以前的桔槔则是用一条绳子把一个杆系在树上，一端系上水桶，一端系上重物，一起一落地汲水。这些设备比过去的桔槔显然是有了很大的改进。
再来看一下辘轳。辘轳是利用滑轮原理制成的一种用于井上汲水的工具。但早在战国时代所用的是一种小滑轮和一种实心的转轴。在井口上安个架子，并装上一个曲柄的空心较长的横轴，轴上绕条粗绳，绳子的一端固定在轴上，一端系个水桶，提水时摇动曲柄放桶入井内装水，再摇动曲柄使轴转动绞绳而提桶取水，这样的辘轳为宋元明清的一个创造。这种较为完善的辘轳直到现在，仍是广大农村中的提水工具。水井台上的辘轳，这个养了人类几千年的、永不停息地“唱着古老的歌”而转动着的“送水天使”，至今依然屹立在有些农村的村头，成为古老农村的一种特有的“风景”。
第一字汉代农民的独创——坎儿井
人离不开水，自古以来人们就向地下索取“生命之泉”。在众多的挖井结构中，有一种独特的井结构，被人们称为“坎儿井”。坎儿井的水位一般都比较高，这样挖出来的水，会自动地涌出地面。坎儿井很早就为古代劳动人民所认识，并推动了农田水利灌溉的发展。
大约在公元前1世纪，汉代农民就在天山南北坡和昆仑山北坡较干旱缺水的地方修建了坎儿井。它是通过开挖一个个竖井，井下连通成暗渠，汇集地下潜流，引出地面的灌溉工程。
这种古老的水利设施，在世界上主要分布在中东、中亚和北非一带，尤以伊朗为最，其次是叙利亚、伊拉克、阿富汗、巴基斯坦和前苏联等地。其优点是不用提水工具，不耗费能源，减少水的蒸发损失，避免风沙侵袭。
坎儿井的种类多种多样。但根据水层的岩性不同，通常分为两种：一种是戈壁坎儿井，位于戈壁滩冲积扇沙砾石层地带，含水层好，出水量大，水质也好，并且砾石层胶结性好，暗渠不易坍塌；二是黄土坎儿井，位于冲积扇的中、下部，即山前平原的黄土地带，含水层较差，出水量较小，水质略显碱性。根据引水方式不同，坎儿井又可分为单头坎和多头坎两种。
单头坎的引水部分只有一个头，出水量较小；多头坎有几个头，出水量较大。
坎儿井这种古老的灌溉工程，现在在不少地区仍发挥着效益。中国新疆的坎儿井暗渠长达五千千米，主要分布在哈密、吐鲁番、托克逊一带，总流量约14米3/秒，灌溉农田三十多万亩，对农牧业生产起大很大的作用。
