大规模灾害由于具有罕见性、非预期性、高度不确定性以及衍生和演化性等显著特性，以其严重的破坏性和带来的巨大生命财产损失不断向世人敲响着警钟。因此，增强对这些日益频发的大规模灾害内在特性认知以及提升应对这类灾害的应急反应能力，是包括中国在内的世界各国的共同需求。基于此，本文针对大规模灾害事件，以灾害发生后初期阶段的应急物流活动及应急反应决策为研究对象，以提高应对这类灾害的应急反应能力和决策优化为研究目标，以应急救援物资分配及调度为重点研究问题，以揭示大规模灾害的内在显著特征及其对应急物流的影响为切入点，按照“识别问题—定义问题—解决问题”的研究思路，围绕着“动态性—时空性—集成性”的大规模灾害应急决策内在要求，运用效用函数及凸优化理论、时空网络流方法、单调变分不等式理论和投影收缩算法理论，开展对大规模灾害应急救援物资动态分配与动态调度优化建模与算法设计的研究。具体而言，主要包含以下四个部分的研究内容:　　(1)针对大规模灾害严重性和应急救援物资稀缺性之间的矛盾，研究大规模灾害发生初期阶段的应急救援物资动态分配问题。首先运用效用函数与凸优化理论方法，从效用分析角度对应急需求满足效用进行量化和定义，分析应急需求效用和应急救援物资之间的函数关系;然后从效用性、紧迫性性和公平性的角度，探索大规模灾害环境下应急救援物资动态分配的内在原理和实现机制，提出了基于线性效用函数、二次效用函数和指数效用函数的多需求点应急救援物资动态分配模型;最后基于二次效用函数情形下的多需求点应急救援物资动态分配模型，提出了四个多需求应急救援物资分配策略，包括相对重要性优先策略、最短路径优先策略、平均分配策略和公平性分配策略，并对每种策略的可行性和合理性进行了理论上的证明。　　(2)针对大规模灾害灾情实时变化性和灾区之间灾情差异性，研究大规模灾害发生初期阶段的应急救援物资动态调度问题。通过分析应急救援物资需求量以及供应量信息的实时更新特性，从时间和空间两个维度，研究时空信息动态更新条件下的应急救援物资动态调度方法。首先针对灾害灾情在时间和地理区域上的动态变化特性，运用时空网络流方法，研究构建应急救援物资动态调度的时空网络流模型;然后考虑调度决策信息的高度不确定性和难以预测性特征，运用滚动时域方法，研究多决策周期滚动模式下的应急救援物资实时动态调度时空网络流模型，为解决信息不确定和动态更新条件下的大规模灾后实时应急调度决策问题提供了一种新的思路，　　(3)针对大规模灾害应急救援物资分配和物资调度决策之间具有相互依赖性的问题，研究决策信息不确定和决策变量耦合条件下的多应急救援决策环节集成建模问题。从救援环节集成性角度，考虑到分配环节和调度环节的内在相关性，将应急救援物资动态分配和动态调度问题进行集成考虑，利用分配模型中的物资分配决策变量和调度模型中的网络流变量之间的守恒性条件，研究构建了应急救援物资动态分配和动态调度集成的凸时空网络流模型，为大规模灾害多部门多环节实时救援决策这一复杂问题提供了定量化的辅助决策工具。　　(4)针对大规模灾害影响广泛性和应急救援问题复杂性，从复杂问题求解的角度，运用单调变分不等式及投影收缩算法理论，在第四章研究工作的基础上，进一步研究应急救援物资动态分配与动态调度集成的大规模凸时空网络流模型求解问题。在对凸时空网络流模型的内在结构进行分析后，利用集成模型内嵌的原变量可分性，首先将凸时空网络流问题转化为等价的变分不等式问题，然后运用投影收缩算法理论，针对该问题特性设计了求解的外梯度算法，并提出了一种新的可分自适应投影预测校正算法，并对该算法的收敛性进行了证明，最后设计了一系列大规模数值算例验证了该算法的有效性。通过数值仿真与分析发现，针对该问题特性设计的可分自适应投影预测校正算法性能有显著提高。　　本论文研究工作为大规模灾害应急救援这一复杂管理决策问题提供了一种新的解决思路，所获得的应急救援物资动态分配和动态调度模型、策略及算法研究成果，对形成创新的大规模灾害应对理论研究体系，对提高大规模灾害应急反应系统的鲁棒性、时效性和实时性，实施科学有效的控制策略，均具有重要的促进作用，为应急救援决策者及时、高效、妥善地处置高度不确定和动态演化的大规模灾害提供了科学决策依据，具有重要的理论意义和应用价值。