大规模自然灾难的发生通常会对当地的基础设施和人们的生产生活造成严重的影响,并导致短期内受灾地区对应急物资的需求迅速增长。当灾难发生后,在有限的时间、空间和资源约束下,设置合适的应急物资配送中心,采取合理的应急物资分配方案,高效地将应急物资配送到各个受灾区,是保障应急救援的关键。常规的研究应急物资分配问题都是站在决策者角度,对应急救援的宏观目标进行优化。如何从灾民的角度出发,让每个灾民都能接受使自身效益最大化的分配方案,是本文研究的主要内容。本文从交通配流问题中的用户均衡理论出发,将“自上而下”的应急物资分配问题转变为“自下而上”的灾民对应急物资的需求问题,构建了基于用户均衡的应急物资分配模型。模型考虑了灾民自主决策下的道路旅行成本和期望未满足需求成本,通过求解达到用户均衡状态下的灾民出行结果来确定最终应急物资的分配结果。通过雅安芦山地震的算例分析,充分验证了模型的有效性。在基于用户均衡的应急物资分配模型的基础上,分别研究了应急物资选址-分配和选址-联运-分配组合优化问题。选址-分配模型建立了以最小化配送中心开放运营成本和未满足需求成本的双目标双层优化模型,针对模型特征设计了带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)。此外,在考虑灾后道路网络受损且开通空中救援的情况下,建立了基于上述模型的应急物资选址-联运-分配双目标双层优化模型,对两类模型的算例分析都表明了模型和算法的有效性。