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早年在美国垦务局实习的经历对张光斗一生影响至深。他之所以能在如此众多的水利工程中发挥举足轻重的作用，并且能够切中要害地指出工程的关键问题，很大程度上要归功于他对现场查勘的极度重视，对国情、水情和施工过程的了如指掌。他始终把握着中国水利建设的需求和发展脉搏。
他极为严谨，耄耋之年依然拿着那柄特制的放大镜，对着大部头的报告或文件，一字一句地仔细审阅。那场景令人肃然起敬。
很多人都说张光斗“倔”。的确，只要是认准的理，他一定会不屈不挠地坚持。“倔”的背后，是对国家对人民的高度负责。他经常用中外水电史上一些失败的例子告诫年轻的水电工程师：一根残留的钢筋头会毁掉整条泄水隧洞，一定要“如临深渊，如履薄冰”。
早在1958年负责设计密云水库时，张光斗的这一性格就得到了充分体现。当时有个别学生为了节省投资，想抽掉廊道内的钢筋。张光斗苦口婆心地讲明利害，从晚上7点一直讲到次日凌晨4点，得出了不同意抽掉钢筋的结论。可就在张光斗出差的间隙里，钢筋还是被抽掉了，进水塔也被去掉，造成了非常危险的局面。回到工地后，张光斗惊讶地发现进水塔没了，廊道内的钢筋被抽掉了。同事告诉他说，这是系党总支的决定，只能服从。张光斗的拗劲儿一下子上来了：“你应该把人民的利益放在第一位，这才是真正服从党的领导。廊道抽掉钢筋，泄洪是很危险的，下游有千百万人民，这样如何对得起党和人民？”
心急如焚的张光斗在河边来回走了两天。同事以为他想不开，一直紧紧跟着。张光斗说：“我不会跳河，我是在想办法。”后来他因所谓“搞专家路线”遭到批判，但他毫不介意，依然努力工作。最终，他说服总指挥部补建了进水塔，在廊道已经开始导流无法进人的情况下，又设法采取了在水中锚固门槽混凝土的补救办法。
周恩来总理得知此事后，深感不安。他做出三点指示：不准张光斗离开工地；图纸必须由张光斗签字；技术上相信张光斗，不勉强他同意他认为不对的意见。总理的信任让张光斗毕生感念，也成为激励他不断克服困难的一份动力。
在那个处处以苏联专家意见为圭臬的特殊年代里，在陕西潼关、安徽佛子岭和四川狮子滩等地，张光斗多次坚持自己的正确观点，与苏联专家的不正确意见针锋相对，屡遭批判却毫不畏缩，他的意见最终被采纳。
1961年暑假，张光斗等8人应长江流域规划办公室（简称“长办”）之邀赴丹江口工程检查。接待方面是吃好住好，却既不提供技术资料，也不让走，这样反常的情况令张光斗心生狐疑。他借了一辆吉普车，独自来到工地。这一看，发现了大隐患：不仅混凝土施工存在很多质量问题，而且混凝土配合比也不合理，很可能发生危及大坝安全的严重裂缝事故。他向上级层层汇报，力陈己见，驳斥用所谓的统计理论解释这一问题的观点。水电部领导十分重视他的意见，当即向工地派出了工作组，证实了他所反映的问题确实存在，而且不久后混凝土中出现的大量贯穿性裂缝，更说明了问题的严重性。周总理果断下达了停工整顿两年的命令，经过整顿，复工后加固，大坝终于实现了良好的运转。有位专家深有感触地说：“若非如此，将是后患无穷。”
即便是身处极端艰难的逆境，张光斗的责任意识和奉献精神也一如既往。1976年7月，唐山大地震波及密云水库，大坝上游砂砾石保护层发生滑坡，正在黄河小浪底勘察的张光斗被急召回京。当时正值“文革”后期，他还属于被审查的对象，工宣队负责人明确向他宣布：“此次抗震加固设计方案你要负责，但不能在图纸上签字。”蒙受如此不公正的待遇，张光斗还是义无反顾地投入到抢险加固工程中。他说：“我是为人民工作的，不是为哪一位长官工作的。让我签字也好，不让我签字也罢，反正我要对老百姓负责。”
苟利国家生死以，岂因祸福避趋之。再苦再难，能为国家和人民工作，他便心安。
晚年的张光斗担任国务院三峡工程质量检查专家组副组长，从二期工程开始进驻三峡后，他依然保持着明察秋毫、“六亲不认”的作风，不断提出问题和建议。一个公认的事实是，三峡三期工程的质量堪称世界一流，专家组功不可没。
不惟书，不惟上，只惟实。这九个字可谓张光斗的传神写照。全国人大代表、水利系教授周建军清楚地记得，自己和张先生的相知源于一场与三峡工程有关问题的激烈争辩。当时两人各执一词、不欢而散，但是仅仅过了两天，张光斗就用颤抖的手、歪歪扭扭地亲笔给周建军写了一封信，向他表示歉意，承认自己的错误、肯定周建军的意见。这时的张光斗已是85岁高龄，是大家公认的学术泰斗，向一个35岁的年轻人认错，令人难以置信！周建军非常感动，自此，他和张光斗成了忘年交。周建军说，自己从张先生那里学到的最重要的道理就是：做水利这一行，即便是专家、教授也不能保证永远正确，但一定要讲自己认为正确的事。一旦发现错了，要勇于承认错误。在技术领域不能顾面子。
这样一个“倔”老头儿，在大多数时候，其实是个相当“保守”的人。保守，为的是万无一失。对于曾被周总理称为“放在首都人民头上的一盆清水”的密云水库，张光斗对其设计的考虑更是慎之又慎。1960年水库基本完工后，他嘱咐几个青年教师常驻工地，对全部设计从计算到图纸直到实际施工结果，做全面仔细的核查，务求不留任何隐患。3年间查出的10项重要问题很快逐项得到补救。此后40多年时间里，这些关键部位从未发生过重大事故，保证了密云水库源源不断地为首都供应优质饮用水和生活用水。
安全在张光斗心目中拥有压倒一切的地位。在图书馆特藏室，我们看到了几份张先生在三峡工程《现场设计工作简报》上的批示。在1995年1月20日的一期中，他这样写道：“要不惜工本，保证安全。”
但是，在严格遵循科学规范的基础上，他又总是最具革新精神的。比如黄河在下游是地上悬河，过去从没有人敢在下游对黄河大堤“动刀子”，张光斗就敢。1951年，他主持设计黄河人民胜利渠首闸时，首次在黄河下游破堤取水成功，创造了一个不可思议的奇迹。
在新世纪，他把这样的精神传递给了下一代。陆佑楣在三峡总公司的会上就曾专门提到张先生对他的教诲：“一个总工程师，如果只会照规范做，不敢在科学分析的基础上突破规范去创新，就不是一个好的总工程师。”