本发明涉及反演非饱和垃圾土水力参数的装置及方法，包括：反应釜、常水头渗透系统、气体通压稳压系统、数据采集系统，反应釜包括：盖板、若干螺杆、穿孔透水板、筒体、陶土板、底座、若干张力计、若干含水率传感器，常水头渗透系统包括：水桶支架、定滑轮、刻度水桶、渗透收集杯、储水箱、抽水泵，气体通压稳压系统包括：空压机和流量计，数据采集系统包括：电子天平、数据采集仪及数据终端。该装置及方法仅通过室内实验和数值模拟即可获取垃圾土水分渗透过程的非饱和水力特性参数，且计算结果准确偏差小，选用的裂隙域、基质域分区的双渗透率预测模型更加符合填埋堆体内部水分的真实流动状态，为垃圾填埋场内部水分迁移状态的评估和调控方案的制定提供了关键技术参数。