1966年5月，中共中央政治局扩大会议决定重新设立中央文化革命小组，取代中央政治局和中央书记处领导文化大革命。6月1日，新华社全文广播北大聂元梓等人的大字报，历时十年的“文化大革命”就此拉开序幕。清华大学也未能幸免，一开始是正常的教学科研被打乱，进而便成为“文革”的“重灾区”。政治风云骤变之后，清华师生被迫停课参加运动，大批教授学者被打成“黑帮”挨斗。

6月，在外考察的张光斗接到要他回校参加文革的命令。一回到清华，他就被革命群众揪了出来，挂上“反革命”的牌子，在台上罚站，接受批判。当时，清华大学的校长蒋南翔也被停职反省，水利系的骨干“一李四张”即李恩元、张光斗、张思敬、张永良和张宪宏都遭到了批斗。每天，张光斗除了被批斗，就是掏粪坑、洗便桶。那个时候，他唯一的收获就是有比较充裕的时间学习毛泽东著作。

1968年夏，武斗停止，由军宣队、工宣队进校全面领导学校工作。工宣队的成员大多是北京工厂的普通工人。

工宣队领导清华师生学习毛主席著作和中央“文革”领导小组的文件，白天学习还不够，有时晚上还加班学习，批判刘邓资产阶级当权派的反革命路线。深更半夜也会突然接到中央“文革”领导的最新指示，广播喇叭呼叫集合，全体人员都得起床跑到系里去列队游行，然后认真学习最高指示。如果稍有迟到怠慢，则以反对“中央文革”论处。那段时间，张光斗的头上始终带着资产阶级反动学术权威的帽子，身心备受摧残，但他仍相信共产党总会弄清真相的。

1968年夏，张光斗得知密云水库白河电站的两台1.5万千瓦抽水蓄能发电机组坏了——由于密云水库是毛主席视察过的，所以当时认为不能用进口货，就由天津机器厂根据外国货仿制了两台，可是质量不过关，很快就坏了。为了保证9万千瓦发电量的白河抽水蓄电站正常发电，张光斗曾多次建议暂时进口或自制两台机组。可是电力局并未采纳他的意见，结果电站发电量大大减少。

这时，还发生了一件让张光斗痛心的事。“文革”前，他花了四年多时间写好的专著《水工建筑物》，本来即将由科学出版社出版发行的。哪知“文革”一来，因为张光斗是资产阶级反动学术权威，他的书稿便被搁置，无法出版。科学出版社把书稿退到系里，却被工宣队的领导给扣押了。他眼睁睁看着花了无数心血写成的书稿放在那里，却拿不回来。后来，工宣队竟命人把书稿烧掉! 当然，这也没有通知张光斗本人。

同年冬，清理阶级队伍时，工宣队根据张光斗过去的学习工作经历，给他扣上了国民党特务、美国特务和苏联特务嫌疑的帽子。他被揪到王家园水库批斗，还威胁他，要他揭发其他人是国民党。张光斗自己深受迫害，但绝不说瞎话害人。次年，迟群做报告，说要在江西办农场，动员教员前往，很多教师的申请都得到了批准，但张光斗却被拒之门外。

1970年，张光斗患了肺结核，被批准留校治病。病愈后，军宣队把他放到三门峡办学基地进行监督劳改。办学基地设在市区的一个院子内，批斗审讯成了无休止的身心折磨，劳改乏味透顶。

1971年，陕县张卞公社修建水利，缺乏指导工程师，就把张光斗叫了过去。大病初愈的张光斗拖着疲惫的身体从三门峡步行到陕县。工地上给他住的是一个破窑洞，没有门，没有床，只有一堆烂稻草。张光斗只好把铺盖包袱挂起来做门帘，棉被就直接放在稻草上。那里的水含氟，喝了会得大骨节病。张卞公社修建水利就是为了灌溉农田，发展生产，改善生活。没有钻机，没有水文资料，张光斗和当地农民一道上高山下土坑，勘测坝址、检查隧洞。渐渐地，他和公社社员有了感情。大家很关心他，工地的伙房做高粱米饭，怕他咬不动，总特意煮得烂些，还给他加了糖精。经过几个月的工作，不但水利建成了，张光斗和工农兵、民工兄弟也结下了深厚的友谊。由于专心工作，他的精神状态很好，高粱米饭也使他的身体恢复得较好。离开工地时，公社张书记特意派拖拉机送他到火车站，还送了酒和礼品给他。张光斗退回了礼品，但那份真情铭记在心。“文革”后，张书记还曾去北京看望张光斗。

回校后，张光斗继续被批斗、审讯、劳改。

1972年11月，周恩来抱病亲自主持葛洲坝工程会议，宣布成立葛洲坝工程技术委员会，指定林一山为技术委员会主任，具体修改设计任务则由长江流域规划办公室承担。葛洲坝工程是中央在“文革”的特殊环境下，根据武汉军区和湖北省的报告批准兴建的。1970年，葛洲坝工程在准备严重不足的条件下仓促开工，结果施工不到两年便问题丛生，难以为继。

1972年冬，受周总理的委托，张光斗和林一山去葛洲坝工地了解情况。看完坝址之后，张光斗提出设计中的两大问题：一是二江泄洪闸太偏左，离大江较远。如果河势不顺，将来水流流态不好的话，会引起折冲水流，不但不利于航运，而且还会冲刷河岸。加上此闸泄洪能力较小，将来大江截流施工是很难操作的;二是过坝闸靠近左右两岸，将来轮船如何顺利进入船闸，上下游航道如何不被泥沙淤积的问题，都没有把握解决。

林主任把张光斗的意见汇报给周总理后，中央决定将葛洲坝工程暂停两年，进行返工加固，并且重新设计部分工程。那时，林一山主任正患眼色素瘤住院治疗。张光斗顾全大局，临危受命，通宵达旦地忘我工作——老一辈工程师的牺牲精神可见一斑，正是他们的无私奉献才有了新中国水利的辉煌成就。

“文革”十年，张光斗遭遇了诸多不公的待遇，还被污蔑为特务。解放前，他冒着生命危险保存下来的水电资料，解放后上缴出来，反被说成是交联络图;解放后，他学习苏联教育经验，却被说成是搞修正主义;学校教师收听“美国之音”，却被当成张光斗腐蚀青年教师的证据;在密云水库，他帮助工农兵学员修改图纸，却被说成是反对工农兵，腐蚀学员，反对“文化大革命”，反对毛主席等。

1973年，工宣队终于放松了对张光斗的批斗审讯。在整整荒废了七年的宝贵光阴之后，张光斗决定重新开始。他开始复习代数，学习有限元法，还做一些简单的课题。有限元法是20世纪60年代发展起来的微分方程数值解法，即将连续体离散化为若干个有限大小的单元体的集合，以求解连续体力学问题的数值方法。有限元法在科学研究、工程技术的许多领域有着广泛的应用价值，但在上世纪70年代的中国却少有人知，只有河海大学的徐芝纶教授曾在长沙做过有限元法的推广工作。于是，张光斗编写讲义，向水利系教师们讲授有限元法。可惜，张光斗的教学任务和工程设计方面的事务繁忙，后来没有能够将有限元法的探究和推广继续下去。

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