本论文以港口、船东和货主三者之间相互促进相互发展的良性循环的水运经济内在的经济规律为理论依据，针对日益激烈的港口市场竞争条件下的枢纽港和支线港的布局问题，本论文旨在提供一个全面可靠的预测集装箱流向、流量以及各港挂靠的船舶数量、频度的数学优化模型，从而得到港口群中干线港与支线港的分离及其运输网络的合理布局，为港口群的合理布局和某个港口未来发展的宏观规划提供充实可靠的理论依据。 本论文首先阐述了在世界贸易和航运的影响下，集装箱港口的发展趋势；总结了港口规划中已有的一些港口经济学理论、运输网络优化问题中已经存在的一些比较成熟的解决手段，以及经济博弈论在运输问题上的既有研究；分析了港口市场竞争机制及其对船东、货主的影响，深入研究了港口、船东和货主间相互影响、相互促进的关系，得出了集装箱港口竞争的市场模型；然后，将集装箱运输中参与人的行为具体化，分别建立了船东和货主的优化目标函数，并应用经济学中的博弈论，模拟船东和货主相互促进、相互制约的决策过程，提出了运输网络优化的船东-货主博弈论模型；而后，将遗传算法应用到复杂的组合优化问题中求解大规模的二层有约束的优化模型；本文以环渤海地区港口的集装箱运输网络优化问题为实例，应用模型得到了环渤海地区各个港口货物流向、流量及船舶的挂靠数量、频度，计算结果证明了大连港、天津港和青岛港的可能竞争结果是合理的，最后，以大连港为例，分析了未来港口发展规模及航线布局的发展规划。