刘家沟水利工程位于重庆市巫溪县境内，水库坝址座落在小溪河中游的刘家沟河段，属重庆市巫溪县凤凰镇中和村所辖。水库坝址距渝（重庆）巫（巫溪）公路约6.3km，距巫溪县城约17km。坝址以上本流域集水面积67.3km2，控制集水面积175.1km2（含上磺坝流域径流汇入坝址以上集水面积107.8km2）。
小溪河是大宁河中上游右岸一级支流柏杨河下游右岸的较大支流，位于重庆市巫溪县的南部，河流源于巫溪县塘坊镇清水村，流经该县大同、刘家沟、凤凰于鸡头坝汇入柏杨河，主河道长23.8km，全流域面积220.1km2（其中125.6 km2为外流域面积）