有了劉焉的幫助，內部的安寧就有了足夠的保障，劉範就能把主要精力從維護內部團結上，放在制定西域開發計劃上。劉範來自後世，而後世的天朝曾經在新疆地區進行了完整系統的開發，同時還對處於沙漠地帶的新疆進行了有限的治沙工程。
劉範認為，開發西域，必須要開墾廣闊的耕地，這樣才能養活數百萬的人口。而要開墾耕地，就必須有足夠灌溉水源，要想擁有灌溉水源，必須要大興水利，還要維持水源，更要防沙治沙。
劉範在上次西域之戰時，主要的進軍路線就少不了路過塔里木河和吐魯番盆地。在進軍途中，劉範也曾抽出一些空閒時間去視察塔里木河和吐魯番盆地。後來，西域之戰以劉範完勝，三國聯軍的慘敗為結果完美收官。劉範在回軍途中，又視察過了一遍地表有水的地區。
兩次視察得出來的結果是，劉範發現，西域現在的生態環境仍然十分完整未曾遭到過嚴重的破壞。如羅布泊在後世已經乾涸，天朝為了維持羅布泊的生態平衡，不得不耗資無數去抽調別的地區的水，注入乾涸的羅布泊的湖床。但現在，羅布泊仍然是一個超級大的湖泊，湖水的面積不亞於青海湖。湖中全是水鳥，湖水裡滿是魚類，而且羅布泊還能夠灌溉周圍的農田，實乃西域不可多得的珍寶。而且，後世的塔里木河是斷流河，在特定的時間會斷流，就是因為後世塔裡木河流域的樹木被砍伐嚴重，造成生態破壞，水土流失。
而現在，塔里木河不是斷流河，河水十分充沛。後世的新疆，綠洲面積不足百分之五，而現在的西域，綠洲面積還超過了西域總面積的百分之二十以上。綠洲主要分佈在塔裡木河流域，以及崑崙山和天山下。
西域有這麼好的基礎，讓劉範慶幸不已。因為西域的綠洲有百分之七十都分佈在昆州，所以，劉範計劃把流民中的四百萬人口遷徙到昆州居住。安置流民的郡縣，主要是塔裡木河流域內的郡。除了尉頭郡和疏勒郡外的六個郡，都有塔里木河流經。
而天州的情況比昆州要稍微差一點，境內僅有佔總綠洲面積百分之三十左右的綠洲，主要分佈在天山腳下和伊犁河流域。昆州的綠洲主要依靠塔里木河，而天州的綠洲主要依靠天山冰雪融水和伊犁河灌溉。故而，除了昆州四百萬人口外的另一兩百萬人口，主要就分佈在天州的南部和西北部。因為天州的南部諸郡，便是在天山山脈上；其西北部則是富饒的伊犁河流域。
昆州可供開墾的面積，也就是綠洲面積，比天州的多得多。但天州也不是沒有昆州所缺乏的資源，那就是天然的牧場。天州佔據著天山山脈，天山上有一個肥沃的草原，巴音布魯克草原；天州還有伊犁郡，伊犁河流域又是一大片豐饒的草原。加上天州的闐池郡，闐池周圍到赤谷城，又是一小塊草原。三地都是適合放牧的得天獨厚的牧場，其肥沃程度，不亞於後世天朝主要產馬地的三河地區。
劉範計劃，將西域大部分的農耕業安排在昆州八郡，以及天州的車師郡、焉耆郡、和高昌郡。這十一個郡，擁有西域二州百分之九十以上的綠洲，有天山和崑崙山的冰雪融水，以及塔里木河及其支流流經，土壤稍顯肥沃一些。
將西域大部分的牧業安排在天州的五個郡，也就是龜茲郡、溫宿郡、闐池郡、福海郡、伊犁郡。這五個郡，集中了西域二州百分之九十的草原。其中的伊犁郡，不僅可以開展牧業，還可以大規模地開墾耕地，進行農耕。
由於劉範將十五萬匹劣馬和超過一百萬頭以上的牛羊，還留在巴音布魯克草原和伊犁草原，招募了一些西域當地人負責放牧。而治理西域，就必須使用由盧植和田豐提出的屯田制。所以，劉範計劃，將軍屯制和那十五萬匹劣馬結合起來。參與軍屯的屯田軍，可以使用那十五萬匹劣馬，不僅可以用之耕耘土地，屯田軍還可以在農閒時用之進行騎兵的訓練。畢竟，老是讓西域人這些外人掌管至關重要的馬匹，劉範總是安不下心來。馬匹這等重要的戰略資源，還是交給自己人最好。
由於主要的農耕業主要安排在綠洲裡，劉範在計劃上的第一點，就是要保護西域的林木。劉範下令，不準在西域砍伐一草一木，特別是塔裡木河流域內，砍伐林木被列為殺頭的重罪。林木的維持，可以抵禦兇狠的沙漠化，更能保護塔里木河，使之不會斷流，可以給耕地提供灌溉水源。
第二點，使用以工代賑法，安排流民在塔裡木河流域內種植林木，主要種植胡楊和小白楊。胡楊樹種就在胡楊林裡尋找，白楊樹種則從東州採購。
第三點，統籌流民在劉範規劃的開展農耕的郡縣，大規模地開墾耕地。為了保護生態，劉範規定，每開墾一畝耕地，就必須種植三株樹木。以每二十畝耕地為一單元，四邊都要用樹木環繞起來。
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第四點，組織流民興修水利。水利工程的建設，主要集中在塔裡木河流域、崑崙山下、天山下，內容主要是疏浚河道、構築護河堤壩、建設灌溉水渠通向耕地、在水渠兩岸種植林木、修渠引導天山和崑崙山的冰雪融水灌溉耕地等。
第五點，在新開墾的耕地以及灌溉水源周圍，挖掘坎兒井。坎兒井是後世在西北地區，保護水源的重要手段，能夠保護地下水過多地被蒸發點。劉範還規定，第四點中的修建水渠，必須用坎兒井的形式建設。有了坎兒井，寶貴的水源就能留在地下，而非在地面上被驕陽蒸發掉。當灌溉耕地時，人們只需要從坎兒井中引出水來，匯入耕地中即可。