水资源利用在沙漠治理过程中最为重要。沙漠中的水源主要有地下水、河道水和降水。但沙漠区域的降水量不稳定，一般随气候的变化而变化，湿润年份降水量多，而干暖年份降水量少。沙漠地下水较稳定，其沙层厚，具有一定的”隔热”性，使水得以在地下保存。但这种稳定是相对的，受到降水的制约。解决水资源主要从汲水、输水和节水灌溉等方面考虑。
1.汲水方式主要有2种：①地下井汲水工程。在含有水体的古河道、古湖泊或地下水发育的沙漠区域可以建立地下井。②坎儿井。坎儿井是井渠相连的汲水工程，由地表开挖许多竖井，挖到含水层，然后再在各竖井的底部相互挖通，以洞相联，形成地下渠道，在新疆地区被大量应用。
2.输水方式主要有渠道引水和管道输水。①渠道引水。这是我国农业进行灌溉的主要方式，目前全国渠系水的利用系数为30%~40%，即输水损失率高达60%~70%。②管道输水。该方式可减少水资源在输送过程中的蒸发和流失，其输水损失率仅为20%~30%，且输送量大。
3.节水灌溉技术主要包括喷灌和微灌技术。喷、微灌技术与地面灌溉相比，节水30%~70%，被广泛应用。
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