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从张光斗参与设计、指导的一系列水利工程中，我们可以清晰地看到他在神州版图上跋涉的足迹。正如人们评价的那样：在中国，从黄河上游的龙羊峡、拉西瓦到长江中下游的葛洲坝、三峡，从雅砻江的二滩到红水河的龙滩，没有哪一座重要的水坝在遇到重大技术难题时，没有得到过张先生的指导；而直接聆听过张先生教诲，得以在工程建设中攻克难关的中国水利工程师，更是难以计数。
俗话说，有人走过的桥比别人走过的路还多。张光斗就是佐证。他看过并且亲手触摸过太多的大山大水、穷山恶水、青山秀水。70年来，除了在清华园传道授业，他的大部分时间都是在崇山峻岭、急流险滩间度过的。对工程现场，他有一种近乎执著的热情，艰难困苦甚至死亡都被他置之度外。
为了查勘到第一手资料，张光斗经常像壁虎一样匍匐爬行于悬崖峭壁，有时甚至露宿荒郊。头戴安全帽，脚蹬没膝高的黑色胶靴，和工人们一道下基坑，爬脚手架，这就是张光斗在工地常见的形象。
中国的水力资源蕴含量居世界第一位，但由于河流洪水流量大、泥沙含量多等特点，开发困难较大。自20世纪50年代以来，张光斗曾先后为官厅、三门峡、荆江分洪、新安江、丹江口、葛洲坝、二滩、小浪底、三峡等数十座大中型水利水电工程提供技术咨询，为中国水利水电事业的发展提出了许多指导性建议。
他曾负责设计了我国华北地区库容最大的密云水库。整个枢纽包括两座主坝、5座副坝、3座开敞式溢洪道等共19座建筑物，总库容44亿立方米，为潮白河下游防洪、灌溉和缓解首都北京供水紧张起到了极为重要的作用。他在设计中大胆创新，采用了大面积深覆盖层中的混凝土防渗墙、高土坝薄黏性土斜墙、土坝坝下廊道导流等革新技术，这些技术措施在当时的国内均属首创。一年拦洪，两年建成，这在世界水利工程史上也是不多见的。周恩来总理高兴地称赞密云水库是“放在首都人民头上的一盆清水”。
对葛洲坝工程，他提出炸掉原处于江中的葛洲坝岛，以增大二江泄洪闸和大江电站布置的空间。这一建议对改进枢纽水流河势，保证大江截流和扩大电站装机，具有战略性的意义。
对二滩拱坝枢纽布置，他坚决主张坝内、坝外多种方式结合的泄洪方案，并形象地将此方案比喻为“不能把所有鸡蛋都放在一个篮子里”，这个比喻一直被同行专家们传为佳话。
对于三峡水利枢纽工程，三期施工导流底孔方案是他提出来的。这一方案的实施对保证三峡工程施工期黄金水道的顺利通航和整个工程的按期完成发挥了重要作用。他对三峡工程一直魂萦梦牵，情有独钟。他是三峡工程规划、设计、研究、论证、争论以至开工建设全过程的见证人，倾注了满腔热情和艰辛努力。
他长年奔走于长江、黄河，奔走于江河湖海工程一线，为祖国的水利水电建设栉风沐雨。
岩土工程专家、水利系退休教师濮家骝教授至今记得一次难忘的旅程。那是1975年8月，濮家骝陪张光斗到宜昌进行葛洲坝复建的设计审查和指导。当时洪水肆虐、京汉铁路中断，交通瘫痪，好不容易等到了第一列从北京经襄樊开往汉口的临时列车。没有确定的到站时间，没有饭食，甚至也没有水，63岁的张光斗还是毫不犹豫地坐上了硬座。在长达40小时的旅程中，张光斗的情绪始终非常饱满。到了宜昌，他也不坐设计院派出的车，就凭一双脚，走遍、看遍整个工地。
到了晚年，很多高空、高海拔、深水等危险地带大家都不让他去，但他常常不管不顾，拦都拦不住。“工人能去，我为什么不能去？”“你们是不是想捣鬼，不敢让我看啊？”这都是他冲破“阻挠”的口头禅。
1995年10月18日上午，83岁的张光斗神采奕奕地抵达黄河小浪底工地，下午就马不停蹄赶到大坝基坑察看防渗墙，第二天一早又一头钻进导流洞，在这“地下迷宫”巡视了一上午。“小浪底工程必须万无一失。你们不要骂我老保守。防渗墙就天衣无缝？我是不相信。”他半开玩笑又带着几分严肃地对施工负责人说。第三天，他早早就到石门沟料场去了。淅淅沥沥的秋雨把路面淋成一片泥泞，汽车打滑开不动，人们劝他到这里就行了。他反问：“人家怎么过去的？”陪同的人告诉他都是走过去的。“人家走过去，我们也走过去。”他深一脚浅一脚地走到土料旁，弯腰抠了一团泥巴，放在手心搓成直径1厘米粗细的泥棍，满意地赞许：“这里的土黏性很好，不错！”三天时间，他走遍了小浪底工地，那双粘满泥土的大胶鞋在黄河岸边留下了他深深的脚印。
2001年春，作为三峡工程质量检查专家组副组长，89岁的张光斗到三峡工地检查导流底孔施工质量。他深知高速水流对底孔过水表面平整度的要求极为关键，为了掌握第一手材料，他坚持从基坑顺着脚手架爬到55米高程的底孔，检查混凝土表面的平整度。当他用手摸到表面仍有钢筋露头等凹凸不平的麻面时，当即要求施工单位一定要按照设计标准返工修复。对于一位年近九旬的老人来说，爬40多米高的脚手架，其难度可想而知。张光斗个性好强，在脚手架上还不让人搀扶，坚持自己走。助手王光纶碰触到他冰凉的手，知道他已经精疲力竭了，艰难迈出的两腿已在微微发颤。在由底孔向下返回的爬梯上，王光纶怕他腿软撑不住滑下去，只好在他前面慢慢地走，挡着他。即便如此，张光斗还是坚持查看了两个底孔。事后他对带队的全国政协副主席、质量检查专家组组长钱正英说：“我实在是爬不动了，要是还有力气能爬，我一定再去多检查几个底孔。”当钱正英在质量检查汇报会上告诉大家，张先生为了严把三峡质量关，硬要爬脚手架，直爬得两手发凉、两腿发颤时，与会者无不深深感动。时任三峡总公司总经理的陆佑楣院士在答谢专家组的发言中谈及此事时，情不自禁地流下了眼泪，他哽咽着说：“老先生为了三峡工程能如此尽心，我们这些在第一线工作的人员怎么能不把三峡工程做好呢！”
这是张光斗最后一次去三峡。他爬脚手架的身影深深铭刻在三峡人的心里。他宵衣旰食的身躯，仿佛永远有着一股强悍的力量！多年来，他数次与死神擦肩而过，甚至目睹二滩首任设计总工程师被飞石砸中，牺牲在自己身边。但所有这些，都没有使他的步伐产生丝毫犹疑。