长江大水时，周恩来正在忙于日内瓦印度支那和朝鲜问题会议，进行紧张的国事访问。此次大水虽经荆江分洪，减轻了灾害，但仍有4755万亩耕地受淹，受灾人口达1880万人，死亡3.3万多人，京广铁路停运百日之久，“万里长江，险在荆江”的严峻局面没有根本改变。周恩来回国后一面组织救灾和恢复生产工作，一面指示长委会要从长江流域规划入手，探求治本之策。
　　 1954年12月中旬，周恩来与毛泽东、刘少奇同乘一列火车南行。专列到达武汉时，林一山被请到列车会议室，领袖们要向他了解长江三峡水利问题。毛泽东打趣地说：“啊，又见到我们的长江王了！”他开起玩笑：“你能不能找个人替我当国家主席，我帮助你来修三峡。”火车轻微地摇晃着，毛泽东仰靠在沙发上，林一山与他相对而坐，刘少奇和周恩来坐在毛泽东的右边。毛泽东开门见山地问：“三峡工程在技术上有可能性吗？”
　　 林一山很有把握地说：“如果党中央要在较早的时期内部署，依靠我们自己的力量，在苏联专家的帮助下，是可以建成的。”
　　 透过飘散的烟雾，毛泽东望着林一山，继续问：“你的根据是什么？”
　　 林一山答道：“目前苏联正在建设的水利工程，从技术到工程规模，和美国相差不多。因此，美国水利工程师萨凡奇有信心兴建三峡工程，那么，也应相信苏联专家同样有这个水平。如果不用苏联专家的帮助，我们也可以建成三峡工程，但需要在丹江口水利枢纽工程建成之后。因为丹江口工程规模，也算得上是世界第一流的大工程，我们有了这种经验，就能够胜任三峡工程的设计。”开发三峡的设想，最早是孙中山在1918年提出的；1936年奥地利人白郎都也提出过；林一山提到的萨凡奇，在1944年研究并提出过“三峡开发初步计划”。但这些设想都因政府腐败、经济凋敝而成了纸上谈兵。
　　 周恩来问林一山：“你认为布可夫的技术水平怎么样？”
　　 林一山回答：“有些专家大国沙文主义思想严重，态度恶劣。布可夫是苏联建国以后培养出来的专家，对我们比较客气，比较民主，和我们合作得很好。不过，我们头两年向他们学习，过两年我们就能超过他们。”
　　 领袖们都笑了。他们欣赏林一山的志气。
　　 毛泽东又问：“三峡工程的地质情况怎么样？”
　　 林一山：“根据勘探的结果来看，属于花岗岩地带，只是岩石风化比较严重。勘探30米后，发现了较好的岩层。”
　　 毛泽东颇有一些忧虑：“花岗岩风化最严重的情况会是怎样？”
　　 林一山作了描绘：根据外国资料，花岗岩风化层最深的可达百米。但这里岸边的勘探表明，最深的风化层只有30米。在三峡洞段上，有25公里的火成岩，我们才开始从几个点上做了勘探，而在这一段的上一段属于片麻岩，还未勘探过。
　　 毛泽东向刘少奇解释什么是片麻岩：“片麻岩是花岗岩的变质岩，很坚硬，在片麻岩地区选坝址是没有风化问题的。”
　　 不知不觉，火车已经到了湖北广水车站，外面已是黑漆漆的深夜，周恩来抬腕看看表，站起来对林一山说：“谢谢你啦，汇报完了，你可以回去了。”
　　 林一山刚要走，毛泽东招呼他：“不要走啦，我们聊聊天吧。”毛泽东毫无困意。刘少奇和周恩来也不便走，又继续聊了起来，因林一山是从东北进关的，便谈起高岗，而后又转回到长江，以至于美国。毛泽东海阔天空地问：“你看，美国就国家总的条件和我国相比，怎么样？”
　　 林一山：“我国和美国的条件都不错，互有所长，我国还可能稍优于美国。”
　　 毛泽东喜欢别出心裁的回答，饶有兴趣地问：“为什么？”
　　 林一山做了简单的比较，毛泽东频频点头，并补充说：“美国资本主义的发展远比欧洲各国快，除了美国的天然资源外，远隔大洋，没有遭受大战的摧残也是一个重要原因。还有一个重要原因，西欧在经济体制上有许多条条框框，限制了有识之士和某些资本家的发展，而美国的州议会都有独立的立法权，给资本主义的发展创造了更多的条件……”
　　 眼看东方已经露白，远处传来农家的鸡鸣声。周恩来担心毛泽东过于兴奋而后会疲劳，指着手表对毛泽东说：“主席，天快亮了，您该休息一下了。”
　　 “哦？”毛泽东撩起窗帘，朝外探了探，又看了看表，他笑了，挥了挥手，“好，大家可以休息了。”
　　 林一山站起来正想离开，毛泽东站起来拉住他：“你不要走，我请你吃早饭。”
　　 四个人在会议室里休息了一阵，天大亮了，专列停在郑州附近的一个小货车站上。周围环境很静，有服务员来请吃饭，他们便跟着来到餐车。进餐车时，周恩来再三让林一山先进，林一山执意不肯，用力把周恩来推进了餐车。当林一山走进餐车时，一眼就看见了江青。她站在毛泽东的身旁，也微笑地望着陌生的林一山。江青一听林一山的口音，就知他是山东人，但搞不清是哪个县的，她问林一山：“你是什么地方人？”
　　 毛泽东代为答道：“他是你老乡还不知道，都在山东半岛，你在西头，他在东头，你是诸城，他是文登，隔得多近哪！”
　　 江青也笑了起来。
　　 回到北京不久，毛泽东请周恩来与苏联部长会议主席布尔加宁联系，要求派苏联专家来华帮助长江流域规划工作。布尔加宁很快给周恩来一个复照，答复立即派首批专家12人来华。苏联专家来后，经过一段了解情况，认为长江流域规划的各项准备工作充分，可以立即着手三峡工程的设计。1955年底，周恩来请林一山和苏联专家组长德米特里也夫斯基一同到北京开会。周恩来主持会议，围绕着治江战略重点应放在哪里，是在猫儿峡还是在三峡修建水库等问题，认真听取了双方的意见。周恩来最后明确指出，三峡水利枢纽有着“对上可以调蓄，对下可以补偿”的独特作用。三峡应是长江流域规划的主体。德米特里也夫斯基也赞同周恩来的意见，他们帮助找到了三峡三斗坪坝址。长江流域的规划工作和三峡工程的设计工作取得了丰富的成果。毛泽东闻讯后很高兴。1956年，毛泽东在武汉三次畅游长江后，将他治理长江的理想写进了著名诗篇：更立西江石壁，截断巫山云雨，高峡出平湖。1957年12月3日，周恩来为全国水力发电建设展览会题词：为充分利用五亿四千万千瓦的水力资源和建设长江三峡水利枢纽的远大目标而奋斗！