我国是自然灾害多发的国家，每年都会因自然灾害造成国家和人民生命财产的重大损失。鉴于自然灾害的突发性和临时性特点，救援物资在紧急情况下的安全快速运输和供应保障是减灾和救灾活动的核心内容。为此，我国已经建立了覆盖全国大部分地区的国家救灾物资储备库系统，用于存储常见的和主要的救灾物资。在此自然灾害应急救灾的背景下，存在着复杂的物资调度、运输和分配的决策问题，而国内外对此的研究还处在初级阶段。本文对此问题进行研究，为国家应急救灾物资调度系统的研制奠定基础。本文的主要研究工作如下：(1)在分析我国自然灾害应急救灾物资储备库系统的基础上，结合民政部以及各级地方民政部门在实际救灾过程中，对各级储备库中物资的使用和调度方法，建立了面向多层级出救点的优先级模型。(2)以此为基础，针对多出救点、多受灾点、单物资和多出救点、单受灾点、多物资两种实际的物资调度背景，分别建立了以应急开始时间最早、出救点数目最少为优化目标的应急救灾物资调度模型。(3)对这两种调度模型，首先利用模糊优化的思想对其优化目标进行变换，分别设计了多项式级的模型精确求解算法，并对其时间性能进行分析；给出这两种模型针对实际案例的具体算例。这两种模型及其求解算法已成功集成在国家应急救灾物资调度系统中，并在2010年青海玉树地震物资调度模拟方案的制定中得到应用和验证。