Гилёвское водохранилище расположено в верховьях р. Алей (правый приток р. Оби), в Третьяковском и Локтёвском районах Алтайского края. Плотина земляная, длиной 2760 м, находится в 2 км выше по течению от с. Гилёво Локтёвского района.

Нормальный подпорный уровень (НПУ) 209,3 м. Полный объём водохранилища при НПУ 471 млн м3, полезный − 424 млн м3, площадь водного зеркала при НПУ 59,5 км2, длина водохранилища 15 км, средняя ширина – 2,8 км, максимальная – 4,8 км, средняя глубина – 8 м, максимальная − 21 м. Гилёвское – крупнейшее по полному и полезному объёму водохранилище Алтайского края[*].

По распределению глубин акваторию водохранилища можно разделить на три части: верхнюю, площадью 8–10 км2, со средними глубинами 1,0–2,0 м и максимальными (по руслу р. Алей и протокам) до 6,0–8,0 м; центральную, площадью 30–35 км2, со средними глубинами 3,0–5,0 м и нижнюю, примыкающую к плотине, площадью 23–25 км2, со средними глубинами 7,0–9,0 м[*].

Береговая линия изрезана, с заливами округлой и вытянутой формы и мысами, узкими косами вдающимися в акваторию водохранилища. Левый берег высокий, до 10–15 м, правый ниже. Берега водоёма заняты искусственными лесонасаждениями – лесополосами, межполосные пространства – пашней с сельскохозяйственными культурами.

В водохранилище впадают реки Чекановка, Корболиха, Берёзовка и Моховушка.

Строительство плотины началось в 1971 г. В 1980 г. сдан в эксплуатацию гидроузел, в 1981 г. водохранилище было заполнено; 300 жителей затопленного посёлка Троицкого были переселены.

Водохранилище создано в целях регулирования сезонного стока р. Алей. До строительства водохранилища в апреле−июне наблюдалось высокое половодье (до 5−7 м), в период зимней межени уровень воды был очень низким, в некоторые годы отмечалось перемерзание русла. По мере зарегулирования, после строительства Гилёвского водохранилища, на всём протяжении р. Алей (исключая верховья) максимальные уровни воды существенно снизились, сократились сроки половодья, уменьшились площадь, частота и длительность затопления пойменных земель, усилилась деформация русла, изменился ледовый режим.

Строительство водохранилища оказало существенное влияние как на окружающую местность, так и в целом на пойму р. Алей вниз по течению реки. У села Локоть годовой сток реки уменьшился на 6%, у городов Рубцовска и Алейска – на 29%. Сток воды в периоды летней и зимней межени на участке поймы от с. Локоть до г. Алейска вырос в 1,5−4 раза. Происходит разрушение берегов водохранилища, в результате возрастает площадь акватории и, как следствие, испарение воды с поверхности водоёма.

Водохранилище обеспечивает устойчивое водоснабжение Рубцовского промышленного узла, населённых пунктов, тяготеющих к р. Алей, а также служит источником воды для Алейской оросительной системы протяжённостью 90 км.

Для р. Алей характерна высокая мутность воды (до 8 кг/м3 в половодье), что связано с повышенной интенсивностью размыва горных пород в её бассейне. Переносимые рекой наносы оседают в чаше водохранилища. Расчёты показывают, что водохранилище сможет сохранять своё назначение всего лишь в течение примерно 75 лет с момента постройки.

Ихтиофауна Гилёвского водохранилища сформировалась из рыб среднего течения р. Алей и включает щуку, окуня, плотву, язя, карасей, пескаря, налима, гольяна, ерша; отмечены зимовки тайменя и хариуса. Постепенное заполнение водохранилища создавало благоприятные условия для размножения и развития молоди рыб фитофильного комплекса.

Гилёвское водохранилище относится к наиболее значимым рыбохозяйственным водоёмам на территории Алтайского края, являясь основным источником местной рыбной продукции на его юго-западной равнинной территории[*].

На водохранилище обитают утки разнообразных видов: чирок-трескунок и чирок-свистунок, красноголовая чернеть, кряква, шилохвость, большая поганка (чомга) и лысуха. Возможно гнездование пеганки, серой утки, широконоски, свиязи и редкой белоглазой чернети. Также обитают болотный лунь, серая цапля, отмечены серый журавль, пастушок. Наряду с утками большим числом видов представлены ржанкообразные: чайки − озёрная, степная, сизая и чёрная; речная крачка, кулики − бекас, мородунка, травник, черныш, чибис; черноголовый хохотун и кулик-сорока.

Юго-восточная часть акватории Гилёвского водохранилища в районе впадения р. Алей площадью 500 га входит в границы государственного природного заказника регионального значения «Лифляндский» («Гилёвский») общей площадью 11,5 тыс. га.

На побережье водохранилища расположены населённые пункты Гилёво, Корболиха, Староалейское.

Водохранилище также знаменито своими археологическими памятниками, которые датируются временем от позднего палеолита до средневековья. 

Н. Кочков