重大自然灾害一旦发生,在短时间内极易出现多地同时提出大量资源需求的局面。因此,确保灾后将救援物资及时、合理地配送至受灾区,是保障灾区人民的基本生活和救灾需求关键所在,也是当前应急救援工作的重要环节。然而,灾害的发生往往会造成当地交通路段不同程度的受损,势必影响依托道路运输的应急物资调度效率。因此,研究灾后应急物资调度优化问题,是制定科学、合理的救援物资调度方案,提高应急救援工作效率的重要内容。考虑道路因自然灾害袭击受损情况,本文基于确定路网结构和可变路网结构的情形,将应急物资调度优化问题分为考虑道路可靠性的多目标应急调度问题和基于灾害抢修的多目标应急调度问题。从理论层面介绍自然灾害的概念及分类,了解重大自然灾害的属性,重点分析灾害对交通运输的影响;介绍应急物资调度的概念,阐述应急物资调度重要性,基于应急调度特征总结应急救援车辆运输的特点;对多目标优化问题和Pareto概念进行详细阐述,介绍并分析目前常用多目标求解方法,确定本文的优化算法采用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-II)。根据道路受损程度不同,提出道路可靠性的概念。将道路可靠性表示为可用运输车辆安全通过的概率,在这里,本文用路段通行概率衡量道路可靠性,根据串联系统理论计算路径通行可靠性;以最长车辆运输时间最小、最小车辆行驶路径可靠度最大和系统物资未满足度最小为目标,构建多目标应急调度优化模型,并设计相应NSGA-II算法进行求解;通过“汶川地震”算例分析,验证模型和算法的有效性,并与加权遗传算法进行对比,进一步评估NSGA-II算法的性能。将道路抢修情况纳入应急调度优化问题中,引出可变路网结构的概念,基于此情形,考虑受损路段抢修及抢修时间,对车辆运输时间进行修正;以平均车辆运输时间和系统物资未满足度最小化为目标,建立基于灾害抢修的应急调度优化模型;结合改进的最短路Dijkstra算法,设计相应NSGA-II算法进行求解;以“九寨沟地震”作为算例,通过与传统模型方案进行比较,验证模型和算法的有效性。本文研究可为重大自然灾害下应急物资决策提供科学模型和理论,为决策者制定应急调度方案和实施提供依据和支持。