8月，周恩來總理來到清華視察學校舉行的畢業設計展覽會，對同學們的設計感到很滿意，還把北京市河網化的設計任務也交給了清華同學。看到“真刀真槍畢業設計”使自己在政治、教學、生產、科研、勞動五大方麵都得到了鍛煉，同學們歡呼雀躍，大受鼓舞。
不久，國務院和北京市委決定正式修建密雲水庫。在國務院的領導下，由水利部、北京市委和天津市政府直接領導，成立三人領導小組總負責的“建設密雲水庫總指揮部”。水利電力部和清華大學合作，成立水利水電勘測設計院，由張光鬥任院長和總工程師，領導清華水利係的教師們趕做白河水庫的初步設計圖。
1958年9月1日，密雲水庫舉行開工典禮。張光鬥一邊負責設計工作，解決工程技術上的問題，一邊指導和審核設計，夜以繼日，非常忙碌。密雲水庫開工之後，清華各係總計有100多名師生參加了設計，參加其他工作的同學先後逾200人。
穀兆祺，1952屆清華學生。在回憶當年參與密雲水庫的工作情形時，他意味深長地說：“50年代建造密雲水庫這麼大的一個水利工程，條件是極為艱苦的。清華的師生除了幾位年長教授住在工棚中外，所有年輕師生全都住在半地下的土窖裏，即在地上挖個坑，上麵做一道矮圍牆，蓋上席子，搭上通鋪就是我們的宿舍。1959年和1960年，國家進入困難時期，師生每人每月糧食定量不足30斤，幾乎沒有什麼副食供應，大家都得在半饑餓狀態下去完成許多重體力勞動，甚至開夜車……但是即使在那樣艱苦的條件下，所有清華師生仍然情緒高漲，兢兢業業地做好每一件工作，努力克服工程設計及施工中的一道道難題，在各方麵的積極協助和配合下，完成了一年攔洪、二年建成的艱巨任務。”
一天，意想不到的事情發生——張光鬥的設計助手呂應三從工地打電話到張家裏，說有學生提出要抽掉廊道內的鋼筋以節省投資。一聽此言，張光鬥急匆匆地趕往密雲水庫設計組，急忙找到那位學生進行詢問。那學生說，是總指揮部的老總講白河大壩第二年汛前可以建成，因此廊道不需要渡汛泄洪，汛前可以堵塞，鋼筋可以抽掉。但見多識廣的張光鬥認為那樣做是極不安全的，因為雖然第二年汛前大壩已可攔洪，但依舊未完工，仍需要廊道泄洪，而廊道在水壓和大壩的重荷下，需要鋼筋加固。一旦去掉廊道內的鋼筋，恐怕後果不堪設想。
可那學生覺得自己有人撐腰，始終固執己見。在施工過程中，他們居然瞞著張光鬥，不僅偷偷地抽掉了廊道鋼筋，而且還把水塔也去掉了。
12月，張光鬥從外地考察回來，發現水塔沒有了，廊道鋼筋也被抽掉了！作為總工程師的他大吃一驚，憂慮萬分！因為沒有鋼筋的廊道將給泄洪帶來極大的危險，而險情一旦發生，則水庫下遊幾千萬人民的生命難保！那樣的事故一旦發生，怎麼對得起老百姓？！怎麼對得起一直關心密雲水庫的周總理？接連兩天，張光鬥寢食難安，在河邊來回踱步，設計助理呂應三擔心他一時想不開會跳河自殺，隻好一直跟著他。為了避免引起恐慌，張光鬥決定先調查清楚情況再向總指揮部報告。於是，他緊急召集設計組的何慧貞、劉天雄，在和他們商量後，決定讓呂應三、穀兆祺等人先弄清情況，然後大家討論解決方案。可是，黨支部卻認為張光鬥在搞專家路線，還組織教師開會批判他。張光鬥顧不上為自己進行辯解，而是日思夜想如何加固廊道。這時，工程總指揮王憲同誌得知了此事，他意識到問題的嚴重性，承認抽掉鋼筋的做法是不對的，並同意補建水塔。於是，他們請來蘇聯專家共同商量，但還是沒有商量出可行的好辦法。張光鬥提議，先設法補建水塔，並在流量小時請工人在水中錨固錨固（anchoring），工程建設中的一種固定方法，就是在岩石或土壤鑽孔或挖井後灌入混凝土，或者在底部用高壓灌漿的固定方法。錨固後，被錨固體的承載力將決定周邊的剪力和錨底的阻抗力。槽混凝土，以使來年的水位不超過水庫的水位。
1959年1月，周總理第三次視察水庫工作，知曉了抽掉鋼筋的事，很是不安。為了排除張光鬥在工作上的幹擾，周總理特別對錢正英副部長和王憲同誌下達了三點指示：
1、今後張光鬥不準離開工地；
2、圖紙必須有張光鬥簽字；
3、技術上要相信張光鬥，不能勉強他同意他認為不對的意見。
獲此消息，張光鬥十分感激總理的知遇之恩。顯然，周總理的這三條指示為工程質量提供了政策保證。汛期來臨之前，潮河和白河的水量出奇的大，張光鬥建議把走馬莊已建成的4號副壩挖掉，立即修建排洪道。雖然工程浩大，但這是當時唯一可行的補救辦法，雖然有爭議，大家最後還是同意了。
汛期來臨時，白河大壩上遊的圍堰還沒有及時完成，由於施工土料過細，造成圍堰缺口。洪水到來，水位驟升，導流廊道流速很大，出口衝刷嚴重，民工日夜搶險。在汛期的一個月裏，張光鬥一直堅守在第一線，晚上參加搶險指揮會議直到清晨，白天到設計代表組討論技術問題和審查設計，還要到施工現場查看工程情況，每天隻有兩三個小時的睡眠時間。