管（即二洞四管改建方案），以加大洩流排沙能力，先解庫區淤積之急。他說：“決定二洞四管不是一件輕鬆的事，既然決定了，就要擔負起責任。”他囑咐在設計和施工中“要兢兢業業地做。如果發現問題，一定要提出來，隨時給北京打電話，哪一點不行，趕快研究”。《周恩來選集》下卷，第４３３—４３８頁。
周恩來主持召開的北京治黃會議，不僅決定了對三門峽樞紐工程的改建，挽救了一個接近失敗的工程，而且明確了治理黃河的戰略方針，大大推動了治理黃河的偉大事業。
三門峽第一次改建即二洞四管工程，１９６５年１月開工。四管工程於１９６６年５月竣工，７月２９日投入運用。兩洞工程於１９６８年８月先後竣工。１９６８年８月１６日二洞四管全部投入運用。
二洞四管工程提高了三門峽樞紐的洩流排沙能力，減緩了庫區淤積，為進一步改建贏得了時間。但洩流排沙能力仍感不足。為此，１９６９年６月，周恩來委託劉建勳、紀登奎在三門峽市主持召開了晉、陝、魯、豫四省治黃會議，研究了三門峽工程的第二次改建和黃河近期治理問題。
為加強第二次改建的技術力量，周恩來提議清華大學水利系師生到三門峽去，參加研究怎樣解決三門峽工程改造的問題。１９７０年１月，周恩來對他們說，黃河的泥沙問題研究得怎麼樣了？要把黃河泥沙整個的情況摸清楚，沙從什麼地方來的，淤在哪裡，怎樣處理，這是你們去主要解決的問題。
第二次改建，於１９７０年至１９７３年１２月挖開８個施工導流底孔和改建了５個電站壩的進水口，大大提高了洩流排沙的能力。
透過兩次改建，基本解決了庫區的泥沙淤積，保持了一定的長期有效庫容，為在多泥沙河流上修建水庫和治理黃河開闢了新路。１９７４年１２月２０日，新華社報道《三門峽水利樞紐工程改建獲得初步成功》，周恩來在重病中看到這一報道，要人打電話問錢正英：“三門峽改建成功的報道是否屬實？”他在生命的最後的日子裡，仍舊惦記著治理黃河的偉大事業。
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七上密雲水庫
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海河水系是我國北方的重要水系。周恩來為治理海河傾注了大量心血。
官廳水庫是根治永定河的重點工程，也是治理海河的第一個工程。周恩來說：永定河“清朝的皇帝封它為‘永定’，它還是時常氾濫。不去治它，只是封它，有什麼用？”《周恩來選集》下卷，第２４頁。１９５０年在治淮的同時，周恩來主持批准修建永定河上的官廳水庫，以控制永定河的洪水，並作為首都工農業的水源。官廳水庫工程１９５１年１０月開工，１９５４年５月竣工，總庫容２２．７億立方米，是繼根治淮河第一期工程，荊江分洪工程，又一項舉國矚目的重大水利工程。１９５５年８月２２日，周恩來視察官廳水庫，詳細瞭解了水庫工程和效益情況。
５０年代後期，周恩來過問了嶽城水庫、崗南水庫、黃壁莊水庫、十三陵水庫、懷柔水庫、密雲水庫的修建。１９５８年５月２５日、６月１５日、６月２０日至２３日，他三次到十三陵水庫工地參加勞動。特別是第三次，他同廣大水利建設者同吃、同住、同勞動。唯一特殊的是，每天大家都入睡了，周恩來那間工棚還亮著燈光。他坐在那硬木椅上看材料、批檔案直到深夜。１９５９年６月５日，他在邯鄲研究解決開採六合溝煤礦與修建嶽城水庫的矛盾。他說：“嶽城鎮水庫將來勢必要修的，開煤要服從水庫。”６月７日，他視察了崗南水庫和黃壁莊水庫。在黃壁莊水庫工地，他同有關人員討論了防洪問題。在崗南水庫工地，他察看了設計圖紙，向工地領導和工程技術人員詳細詢問水庫設計與施工情況。
１９６３年海河大水，周恩來帶領錢正英等親自到天津部署如何根治海河。１９６５年至１９６６年，華北大旱，周恩來直接部署抗旱打井工作。
特別是密雲水庫的修建，周恩來不僅是主要決策者，也是主要指揮員。他從勘選壩址、組織攔洪到處理基礎滲漏、水庫移民等問題，無不一一過問。他七上密雲水庫，既有修建前的勘察；也有修建中的組織指揮；還有建成後的關懷與保護。
１９５８年６月２６日，周恩來驅車來到密雲縣境內的潮河、白河河畔，為規劃中修建的密雲水庫勘選壩址。在南鹼廠村潮河河灘，他踩著滾燙的沙灘和不平的亂石堆，遠望近視，察看地形。他在認真聽取水利專家們關於潮白河歷史災害和修建水庫規劃設想的彙報後，又提出問題與大家共