利建设经验，认真谋划如何改建。
从１９６２年３月起，三门峡水库决定由“蓄水拦沙”运用，改为“滞洪排沙”运用。但淤积仍继续发展，到１９６４年１１月，总计淤了５０亿吨，渭河的淤积影响，已到距西安三十多公里的耿镇附近。当时，陕西省意见很大，水电部和黄委会在解决方案上又有分歧。为统一思想，尽快作出治黄决策，解决三门峡淤积问题，１９６４年１２月５日至１８日，周恩来在北京主持召开了治黄会议。
会上，北京水利水电学院院长汪胡桢认为“节节蓄水，分段拦泥”的办法是正确的，不同意改建三门峡枢纽，被称为“不动”派。河南省科委的杜省吾认为“黄河本无事，庸人自扰之”，黄土下泻乃黄河的必然趋势，绝非修建水工建筑物等人为力量所能改变，主张炸掉大坝，被称为“炸坝”派。黄委会主任王化云主张以拦为主，辅之以排，实行“上拦下排”的方针，被称为“拦泥”派。长江流域规划办公室主任林一山主张干支流沿程引洪放淤，灌溉农田，以积极态度吃掉黄河水和泥沙，被称为“放淤”派。周恩来认真听取大家发言，引导大家互相听取不同见解，辩证地看问题。
１２月１８日，周恩来作总结讲话，提出治理黄河总的战略方针是“要把黄河治理好，把水土结合起来解决，使水土资源在黄河上中下游都发挥作用，让黄河成为一条有利于生产的河”。他要求各派都要克服片面性，要从全局看问题。“不要自己看到一点就要别人一定同意。个人的看法总有不完全的地方，别人就有理由也有必要批评补充。”他认为泥沙淤积是“当前的关键问题”，“是燃眉之急，不能等。”“对三门峡水利枢纽工程改建问题，要下决心，要开始动工，不然泥沙问题更不好解决。”他综采各家之长，决定三门峡大坝左岸增建两条隧洞，改建四根发电引水钢管（即二洞四管改建方案），以加大泄流排沙能力，先解库区淤积之急。他说：“决定二洞四管不是一件轻松的事，既然决定了，就要担负起责任。”他嘱咐在设计和施工中“要兢兢业业地做。如果发现问题，一定要提出来，随时给北京打电话，哪一点不行，赶快研究”。《周恩来选集》下卷，第４３３—４３８页。
周恩来主持召开的北京治黄会议，不仅决定了对三门峡枢纽工程的改建，挽救了一个接近失败的工程，而且明确了治理黄河的战略方针，大大推动了治理黄河的伟大事业。
三门峡第一次改建即二洞四管工程，１９６５年１月开工。四管工程于１９６６年５月竣工，７月２９日投入运用。两洞工程于１９６８年８月先后竣工。１９６８年８月１６日二洞四管全部投入运用。
二洞四管工程提高了三门峡枢纽的泄流排沙能力，减缓了库区淤积，为进一步改建赢得了时间。但泄流排沙能力仍感不足。为此，１９６９年６月，周恩来委托刘建勋、纪登奎在三门峡市主持召开了晋、陕、鲁、豫四省治黄会议，研究了三门峡工程的第二次改建和黄河近期治理问题。
为加强第二次改建的技术力量，周恩来提议清华大学水利系师生到三门峡去，参加研究怎样解决三门峡工程改造的问题。１９７０年１月，周恩来对他们说，黄河的泥沙问题研究得怎么样了？要把黄河泥沙整个的情况摸清楚，沙从什么地方来的，淤在哪里，怎样处理，这是你们去主要解决的问题。
第二次改建，于１９７０年至１９７３年１２月挖开８个施工导流底孔和改建了５个电站坝的进水口，大大提高了泄流排沙的能力。
通过两次改建，基本解决了库区的泥沙淤积，保持了一定的长期有效库容，为在多泥沙河流上修建水库和治理黄河开辟了新路。１９７４年１２月２０日，新华社报道《三门峡水利枢纽工程改建获得初步成功》，周恩来在重病中看到这一报道，要人打电话问钱正英：“三门峡改建成功的报道是否属实？”他在生命的最后的日子里，仍旧惦记着治理黄河的伟大事业。
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七上密云水库
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海河水系是我国北方的重要水系。周恩来为治理海河倾注了大量心血。
官厅水库是根治永定河的重点工程，也是治理海河的第一个工程。周恩来说：永定河“清朝的皇帝封它为‘永定’，它还是时常泛滥。不去治它，只是封它，有什么用？”《周恩来选集》下卷，第２４页。１９５０年在治淮的同时，周恩来主持批准修建永定河上的官厅水库，以控制永定河的洪水，并作为首都工农业的水源。官厅水库工程１９５１年１０月开工，１９５４年５月竣工，总库容２２．７亿立方米，是继根治淮河第一期工程，荆江分洪工程，又一项举国瞩目的重大水利工程。１９５５年８月２２日，周恩来视察官厅水库，详细了解了水库工程和效益情况。
５０年代后期，周恩来过问了岳城水库、岗南水库、黄壁庄水库、十三陵水库、怀柔水库、密云水库的修建。１９５８年５月２５日、６月１５日、６月２０日至２３日，他三次到十三陵水库工地参加劳动。特别是第三次，他同广大水利建设者同吃、同住、同劳动。唯一特殊的是，每天大家都入睡了，周恩来那间工棚还亮着灯光。他坐在那硬木椅上看材料、批文件直到深夜。１９５９年６月５日，他在邯郸研究解决开采六合沟煤矿与修建岳城水库的矛盾。他说：“岳城镇水库将来势必要修的，开煤要服从水库。”６月７日，他视察了岗南水库和黄壁庄水库。在黄壁庄水库工地，他同有关人员讨论了防洪问题。在岗南水库工地，他察看了设计图纸，向工地领导和工程技术人员详细询问水库设计与施工情况。
１９６３年海河大水，周恩来带领钱正英等亲自到天津部署如何根治海河。１９６５年至１９６６年，华北大旱，周恩来直接部署抗旱打井工作。
特别是密云水库的修建，周恩来不仅是主要决策者，也是主要指挥员。他从勘选坝址、组织拦洪到处理基础渗漏、水库移民等问题，无不一一过问。他七上密云水库，既有修建前的勘察；也有修建中的组织指挥；还有建成后的关怀与保护。
１９５８年６月２６日，周恩来驱车来到密云县境内的潮河、白河河畔，为规划中修建的密云水库勘选坝址。在南碱厂村潮河河滩，他踩着滚烫的沙滩和不平的乱石堆，远望近视，察看地形。他在认真听取水利专家们关于潮白河历史灾害和修建水库规划设想的汇报后，又提出问题与大家共同磋商，经过仔细推敲、认真论证和优化对比，同意了潮河主坝与九松山副坝的规划坝址。在周恩来具体筹划下，１９５８年９月１日，密云水库工程正式开工。
１９５９年５月１９日，周恩来第二次到密云水库工地。拦洪是修建水库的重要阶段，他这次是为组织和安排抢工拦洪而来的。他到指挥部看了沙盘模型和各项进度图表，听取了水库工程总指挥王宪和工程技术人员的汇报。他了解情况后，对白河主坝拦洪有些不放心，决定再调一万名解放军来支援白河，务必确保全面拦洪。后来，幸亏一万名解放军的及时支援，否则大汛之前，白河大坝难以筑到４８米高的拦洪高度。庐山会议期间，潮白河流域发生特大暴雨，周恩来几乎天天向钱正英和密云水库工地通电话，询问施工情况，鼓励夺取拦洪的胜利。１９５９年９月１日，密云水库胜利拦洪。
１９５９年９月７日，周恩来第三次到密云水库工地。他这次是陪同阿富汗副首相萨·穆·纳伊姆亲王来的。一方面，他要亲眼看看水库拦洪后的情况；另一方面，他要部署拦洪后的施工，调整一部分民工回去，使水利、农业两不误。
１９５９年１０月２５日，周恩来陪同日本松村谦三先生参观密云水库。这是他第四次上密云水库。
１９５９年１１月２５日，周恩来率领出席全国水利水电会议的省、市、自治区水利电力厅（局）、农业厅（局）长到密云水库参观、视察。这是他第五次上密云水库。
１９６０年３月１３日，周恩来陪同尼泊尔王国首相柯伊拉腊参观密云水库。这是他第六次上密云水库。
１９６０年８月３０日，周恩来陪同美国作家斯诺参观密云水库，对水库的移民安置工作再次作了重要指示。这是他第七次上密云水库。
１９６９年国庆节前夕，林彪头脑一热，要放掉密云水库的水，说是为了防备敌人利用节日进行轰炸，防止因轰炸造成水库决堤。黄永胜把林彪的意见用电话告诉了周恩来。周恩来为保护密云水库，保证首都人民的用水和生命财产的安全，同林彪集团的破坏行为进行了坚决的斗争。他当即召集水电部负责人开会，否决了放水的意见。
今天，密云水库之水已成为北京的生命水。斯人已逝，功业长存。
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治理珠江
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珠江作为西江、北江、东江的总称，是广西、广东两省最大的水系。珠江为我国第五长河，但径流量却仅次于长江，约为黄河的８倍。周恩来部署全国的水利建设，十分重视珠江的治理与开发。５０年代初，他就强调做好珠江的防洪工作。直到１９７０年，他还对外宾说：在中国“如果说水多的地方，那要算广东珠江三角洲了。那个地方大水一来就淹掉很多地方，有的地方有一些堤岸，有的地方没有堤岸”。珠江“还有很多问题”，还“需要修理”。
西江支流郁江上的西津水库是韦国清找水利部提出要求，经周恩来批准后修建的一个低水头电站。１９５７年底，西津水库施工进入高潮的时候，需要大量浇灌混凝土。由于当时全国的基建规模过大，材料供应紧张。西津水库所需的钢材、水泥，只能解决很少的一部分。在缺乏