1917年12月、農学者の三室戸善光の長男として生まれた。三室戸家は明治維新前は名家の家格を有しており、維新後は子爵となっていた。父である善光は、三室戸家当主の三室戸和光の三男であった。その後、善光は華族の土御門晴行の養子となり、名を晴善と改めた。土御門家は、維新前は半家の家格を有しており、維新後は子爵となっていた。かつては天文、暦道、陰陽道を家業としていたが、明治に入ると陰陽道は衰退の一途を辿り、家業にまつわる特権なども失われていった。なお、父である晴善は、東京高等蚕糸学校教授などを経て、のちに貴族院議員を務めることになる。
大正時代のダム事業の特徴として挙げられるものの一つに、日本では稀少な型式を採用したダムの建設がある。その稀少なダム型式とはバットレスダムとマルチプルアーチダムである。バットレスダムとは貯水池から掛かる水圧を鉄筋コンクリートの遮水壁で受け、その遮水壁を複数のバットレス（扶壁）と横桁によって支えることでダムの安定性を保つ型式のダムであり、扶壁ダムとも呼ばれる。日本初のバットレスダムは函館市の笹流（ささながれ）川に1923年完成した笹流ダムである。函館市は横浜市に次いで日本で2番目に上水道事業を行った都市であるが、元々大きな河川が無い上に人口が急速に増加したことで深刻な水不足に悩まされており、大正時代に入ると連日6時間から12時間断水が行われる有様であった。1916年（大正5年）議会はより確実な上水道供給を図るため第二次水道拡張事業を決定し、その根幹事業として亀田川の支流である笹流川にダムを建設する計画を立てた。1921年に着工した笹流ダムであるが、設計を担当したのは函館出身の建築家である小野基樹であった。小野は当時極めて高価な資材であったコンクリートを節減するため、バットレスダムを笹流ダムの型式として採用した。後に小野は1924年の土木学会誌において「従来のダム建設は膨大な資材と日数を費やす極めて不経済な方法を採っている。バットレスダムは安全堅固で、構成する資材を減らすことで工事費や工期を最小限にできる優越な工法」と主張している。函館の大火に起因するセメント工場の操業停止による工事中断や、関東大震災による資材の到着遅延など工事は困難を極めたが1923年に完成した。以降コンクリートの凍害などに対応するため1949年（昭和24年）と1984年（昭和59年）の二度修理が行われた。このうち1984年の修理ではバットレス間をコンクリートで埋めて重力式コンクリートダムにする計画案もあったが、歴史的に貴重なダムを改変することを回避。繁雑ではあるがバットレスダムのまま修理を実施した。なお小野は後年東京市水道局長として小河内ダム（多摩川）の建設事業に携わった。バットレスダムはその後1927年岡山県に恩原ダム（恩原川）、1929年（昭和4年）富山県に真川調整池（牛首谷川）と真立ダム（マッタテ川）、1931年（昭和6年）群馬県に丸沼ダム（大滝川）そして1936年（昭和11年）鳥取県に三滝ダム（三滝川）が建設された。しかしバットレスダムはコンクリートの量こそ節減可能であるが、構造が複雑であるため型枠を造るための人件費が高騰する上、薄い部材は気象の影響を受け易いことから完成後のメンテナンスも頻繁に実施しなければならないというデメリットがあった。しかも当時は高価だったコンクリートが次第に廉価になるに従い、相対的に不経済になることから三滝ダムを最後に日本では全く建設されなくなった。また上記のダムのほかに新潟県に高野山ダム、長野県に小諸発電所第一調整池というバットレスダムも存在していたが、高野山ダムは1971年（昭和46年）にダム再開発事業が行われてロックフィルダムに変更、小諸発電所第一調整池は1928年（昭和3年）に7名の死者を出した小諸発電所第一調整池決壊事故後に撤去され何れも現存しない。日本では8か所建設され6か所が現存する稀少な型式であり、日本最大規模のバットレスダムである丸沼ダムは国の重要文化財、恩原ダムは国の登録有形文化財に登録され、残りも土木学会選奨土木遺産に認定されている。一方マルチプルアーチダムであるが、日本では香川県観音寺市の柞田（くにた）川に建設された豊稔池ダムが初の例である。満濃池を筆頭に数多くのため池がある香川県は慢性的な水不足に悩む土地柄であり、安定した用水の供給が絶えず求められていた。香川県は用排水改良事業を県西部の柞田川流域で実施する方針を打ち出し、柞田川上流にダムを建設して下流農地に農業用水を供給する計画を立てた。これが豊稔池ダムであり、当初重力式コンクリートダムとして計画したところ、基礎岩盤が当初の計測よりも深い位置にあったことから型式を当時アメリカで最先端のダム技術であったマルチプルアーチダムに変更した。1926年3月より開始されたダム建設の設計指導は日本初のコンクリートダム・布引五本松ダムの設計・建設に携わった佐野藤次郎が担当し、技師2名が参加。毎晩講習会を開いて技術者を養成しながら地元民を中心に延べ15万人を動員する工事を行い、4年の歳月を費やして1930年（昭和5年）完成した。豊稔池ダムは老朽化対策のため1994年（平成6年）にダム再開発事業を実施したが、地元住民から「外観を変えないで欲しい」という要望が多かったことから、景観や外観を損なわないように上流面中心の補修を実施した。再開発終了後、ダムは日本唯一の五連マルチプルアーチダムという稀少性や農業史的に重要であるなどの理由で2006年（平成18年）に国の重要文化財に指定された。なお日本のマルチプルアーチダムは豊稔池ダム以外では1961年（昭和36年）宮城県で完成したダブルアーチダムの大倉ダム（大倉川）のみで、日本では2か所しかなくバットレスダムよりもさらに稀少である。