Воды аллювиальных и озёрно-ледниковых равнин приурочены к надпойменным террасам и отложениям древних озёр, поверхность которых по высоте обычно незначительно отличается от поверхности террас. Водовмещающие породы представлены разнозернистыми, чаще мелко - и среднезернистыми песками с прослоями супесей, суглинков и реже глин, в основании этих пород нередки песчано-гравийные отложения. Преобладающая мощность водовмещающей толщи – 3- 6 м, редко – более 10 м. Глубина залегания уровня изменяется чаще от 3 до 5 м. Водоупором этих вод служат мореные суглинки московского возраста. Но выдержанного водоупора они часто не имеют, вследствие чего водообильность их непостоянна. Удельный дебит колодцев невысокий - 0,4 л/с. воды гидрокарбонатные, кальциевые, кальциево-магниевые с минерализацией 0.2-0.7 г/л. В ряде мест в химическом составе увеличивается содержание ионов хлора, сульфатов и возрастание минерализации до 0.9 -1.2 г/л. Воды легко подвергаются поверхностному загрязнению, в связи с чем нередко имеют повышенное содержание нитрат-ионов, органических веществ. Разгрузка происходит в реки. Практическое значение этих вод невелико из-за локальности распространения, низкой водообильности и подверженности загрязнению.
Грунтовые воды в водно-ледниковых отложениях широкого площадного распространения не имеют, Водовмещающие породы представлены разнозернистыми песками с прослоями суглинков, глин, гравийно-галечного материала. Мощность водоносного горизонта составляет чаще 5-10 м. Водоупором служат обычно суглинки московского возраста. Уровень этих вод залегает обычно на глубине 3-6 м. Водообильность невысокая; удельный дебит колодцев изменяется в основном от 0,01 до 0,04 л/с. Воды гидрокарбонатные, кальциево-магниевые, реже - кальциевые с минерализацией 0,3-0,5 г/л, реже до 1,0 г/л. Легко подвергаются загрязнению.
Верховодка в верхнечетвертичных перегляциальных и делювиальных образованиях встречается в основном на междуречных пространствах. Приурочены эти воды чаще к опесчаненным суглинкам, иногда к лессовидным суглинкам, реже – к супесям, подстилаемым мореной. Глубина залегания верховодки 1 - 4м. Водообильность низкая, удельные дебиты колодцев составляют 0,01-0,06 л/с. Колодцы, питающиеся этими водами, быстро вычерпываются, уровень восстанавливается медленно. Воды часто сильно загрязнены.
Воды межморенных отложений встречаются на отдельных участках в основном в местах погребённых доледниковых долин. Питание их осуществляется за счёт инфильтрации атмосферных осадков, а также за счёт подтока вод из лежащих ниже водоносных горизонтов. Население использует их редко из-за относительно большой глубины залегания.
Воды в отложениях карбона вскрыты буровыми скважинами во многих местах и широко используются для водоснабжения населения. Воды удовлетворительного качества, в редких местах имеют повышенную минерализацию.
В пределах рассматриваемой территории для водоснабжения используют в основном воды Каширского и Подольско-Мячковского водоносных горизонтов карбона, представленных известняками, доломитами с прослойками мергелей, глин, песка.
Орогидрография. В орографическом отношении территория Гагаринского района расположена на склоне Смоленско-Московской возвышенности. Большая часть её имеет здесь уклоны в направлении с востока на запад и с севера на юг. Согласно геоморфологическому районированию территории Смоленской области данная территория входит в пределы трёх геоморфологических районов: Гжатско-Рузской возвышенности (к востоку от р. Гжать в её нижнем и средним течении). Сычёвской низменности (к западу от р. Гжать) и – Гжатско-Протвинской возвышенности (южная часть района).
На формирование рельефа рассматриваемой территории решающее влияние оказали длительная континентальная эрозия в дочетвертичное время, а затем – аккумулятивная деятельность ледников последних двух оледенений. Характерно, что, несмотря на довольно большую мощность ледниковых отложений, сильно снивелировавших древний рельеф, расположение и даже отчасти конфигурация возвышенностей и понижений в доледниковое время на всей территории северо-востока области мало отличаются от современного. В областях древних возвышенностей находятся наиболее высокие участки современных водоразделов. Область доледниковых долин совпадает с современной Гжатско-Сычёвской низиной, в пределах которой заложены современные долины рек Гжати, Касни и Вазузы. Окончательное формирование современного рельефа произошло в основном под влиянием московского ледника. После его ухода сформировалась современная гидрографическая сеть. Во время последнего валдайского оледенения и в голоцене происходила эрозионная разработка мореной равнины, оставшейся после отступления московского ледника.
В процессе деградации валдайского оледенения окончательно сформировалась современная гидрографическая сеть. В это время произошло двукратное углубление речных долин, приведшее к образованию двух надпойменных террас в долинах наиболее крупных рек. В голоцене в речных долинах вырабатываются современные поймы.
Положительные формы рельефа здесь хорошо выражены. Холмы расположены беспорядочно, имеют различную ориентировку и конфигурацию. Чаще в плане они округлой или овальной формы, в поперечнике достигают 1,0 -1.5 км, их относительная высота обычно не превышает 30 м, а склоны крутизной 10 -12° . Сложены холмы мореными суглинками или грубым песчано-гравийно-валунным материалом, являющимся продуктом перемыва морены талыми ледниковыми водами
Наряду с положительными формами рельефа в пределах этого типа обычны ложбины стока ледниковых вод имеющее преимущественно северо-западное направление и разной формы заболоченные понижения на месте древнеозёрных котловин.
Среднехолмистые и мелкохолмистые мореные равнины представлены на северо-востоке района и в южной его части. Абсолютные высоты этих равнин изменяются в основном от 220 до 240 м, снижаясь в долинах рек до 200 м. Относительные превышения высот составляют чаще 10-20 м. В плане возвышения и холмы овальной формы, крутизна склонов их вменяется от З до 7°. В поперечнике холмы не превышает 1.0 - 1.5 км. Расположены они беспорядочно, разделяются крупными плоскими западинами, иногда бессточными. Сложены межхолмовые понижения в основном моренным суглинком и образовались, вероятно, за счёт неравномерного отложения основной морены. В отдельных местах межхолмовые понижения представлены древнеозёрными впадинами с плоскими заболоченными днищами. Эрозионные формы в пределах холмисто-моренных равнин развиты слабо.
Почти повсеместно в пределах мореных равнин перекрытых лёссовидным суглинком встречаются блюдцеобразные бессточные западины суффозионного и просадочного происхождения. Размеры их от 10-20 до 50-60 м в поперечнике, глубина - 1,5-2.5 м.
Климат данной территории умеренно континентальный с хорошо выраженными сезонами года, умеренно тёплым и влажным летом, умеренно холодной зимой. По сравнению с большей частью области, и особенно южными её районами, климат рассматриваемой территории, расположенной на крайнем северо-востоке области, отличается более суровой зимой и более прохладным летом.
Изменения погодных условий в течение года определяются, в основном, неодинаковым поступлением солнечной радиации, количество которой зависит, прежде всего, от высоты солнца над горизонтом. Изменяется она от 10,5°С в декабре до 57,5°С в июне. Количество поступающей солнечной радиации зависит также и от продолжительности дня, которая изменяется на данной территории от 7,0 до 17,35 часов. По сравнению с южными районами области эта: территория получает летом меньше тепла, что определяет здесь и более низкие температуры воздуха в это время. Зимой на данной территории, по сравнению с западными районами области, устанавливаются более низкие температуры воздуха. Но обусловлено это не различиями в количестве поступающей солнечной радиации, а ослаблением к востоку воздействия западного переноса воздуха с Атлантики.
Средняя многолетняя годовая температура составляет здесь 3,4°С (примерно на 1,0° ниже, чем в южных районах области) и имеет в последние два десятилетия тенденцию к увеличению. В январе-феврале почти ежегодно наблюдается понижение температуры воздуха в отдельные дни до - 30°С. Средний из абсолютных минимумов температуры воздуха составляет здесь - 35° С, абсолютный минимум (- 50°С) зарегистрирован в середине января 1940 года. Температуру воздуха ниже - 40°С отмечали и в декабре, но обычно ниже -30°С в этом месяце она бывает редко. Значительное понижение температуры воздуха связано всегда с вторжением холодного арктического воздуха. Оттепели наблюдаются ежегодно. Температура воздуха в период оттепелей в январе - феврале может подниматься до -4,0 - -5,0°С, не чаще она немногим выше 0°С.
Абсолютный максимум температуры воздуха составляет 34°С. Продолжительность вегетационного периода - 171 день. С конца 80-х годов прошлого столетия отмечается значительное повышение температуры воздуха с января по апрель включительно. Зимой оттепели в последние два десятилетия наблюдались значительно чаще из-за увеличения доли ветров южного направления. Отмеченные изменения в климате этих десятилетий заметно сказались на развитии отдельных процессов, например, в образовании и нарастании льда на реках и водоёмах, в стоке рек, в промерзании почвы.