Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trong những năm gần đây khi sự biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp thì rừng càng có vị trí quan trọng trong đời sống của con người. Tuy nhiên, thực tế cho thấy diện tích rừng ngày càng suy giảm với nhiều nguyên nhân. Một trong những nguyên nhân đó là do cháy rừng.
Cháy rừng là một thảm hoạ thiên tai xẩy ra trên khắp thế giới trong đó có Việt Nam, vì vậy nghiên cứu các biện pháp phòng cháy chữa cháy rừng và hạn chế thiệt hại do nó gây ra là một yêu cầu cấp bách của thực tiễn. Những nghiên cứu đều hướng vào tìm hiểu bản chất của hiện tượng cháy rừng và mối quan hệ các yếu tố ảnh hưởng tới cháy rừng, từ đó đề xuất các giải pháp phòng cháy chữa cháy rừng phù hợp. Tuy nhiên do sự khác nhau về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội mỗi quốc gia và mỗi địa phương mà những giải pháp phòng cháy chữa cháy cũng khác nhau.Trên thế giới Các công trình nghiên cứu về PCCCR trên thế giới bắt đầu vào đầu thế kỉ XX, chủ yếu ở các nước có nền lâm nghiệp phát triển như Mỹ, Nga, Thuỵ Điển, Úc…và sau đó ở tất cả các nước có hoạt động lâm nghiệp. Nghiên cứu về phòng cháy, chữa cháy có thể chia ra các lĩnh vực sau: 1.
Nghiên cứu bản chất của cháy rừng Rất nhiều công trình nghiên cứu khẳng định rằng cháy rừng chỉ xẩy ra khi có mặt đồng thời 3 yếu tố: nguồn nhiệt, oxy và vật liệu cháy [7]. Nếu hạn chế hoặc ngăn cách sự tiếp xúc của một yếu tố với 2 yếu tố còn lại, sẽ hạn chế hoặc ngăn chặn được đám cháy. Vì vậy, về bản chất, những biện pháp phòng cháy chữa cháy rừng chính là những biện pháp tác động vào 3 yếu tố trên theo hướng ngăn chặn và giảm thiểu quá trình cháy. Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra 3 yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự hình thành phát triển cháy rừng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 là thời tiết, loại rừng và hoạt động kinh tế - xã hội của con người (Belop, 1982).
Thời tiết, đặc biệt là lượng mưa, nhiệt độ và độ ẩm không khí ảnh hưởng đến tốc độ bốc hơi và độ ẩm vật liệu cháy dưới tán rừng, qua đó ảnh hưởng tới khả năng bén lửa và lan tràn đám cháy. Tính chất vật lí, hoá học, khối lượng và phân bố của vật liệu cháy phụ thuộc vào trạng thái rừng; địa hình, độ dốc, hướng gió…cũng ảnh hưởng đến loại cháy, khả năng hình thành và tốc độ lan tràn đám cháy. Các nhà khoa học đã chia cháy rừng thành 3 loại: Cháy dưới tán cây hay cháy mặt đất rừng, cháy trên tán và cháy ngầm. Trong một đám cháy có thể xẩy ra một hoặc đồng thời cả hai hay ba loại này.
Tuỳ từng loại cháy rừng mà người ta đưa ra những biện pháp phòng cháy chữa cháy khác nhau.2 Nghiên cứu về cấu trúc rừng và cây phòng cháy Việc nghiên cứu cấu trúc rừng đã có từ lâu và chuyển dần từ mô tả định tính sang định lượng. Nhiều tác giả đã sử dụng công cụ thống kê toán học với sự hỗ trợ của tin học, xây dựng mô hình cấu trúc rừng, xác định mối quan hệ giữa các nhân tố cấu trúc rừng. Quy luật phân bố số cây theo cỡ kính (N/D1.3) là quy luật cấu trúc cơ bản của lâm phần. Để nghiên cứu những đặc điểm của quy luật này, hầu hết các tác giả đều dùng phương pháp giải tích hay các phương trình toán học dưới dạng phân bố xác suất khác nhau để tìm ra quy luật chung nhất.
Đầu tiên, phải kể đến công trình nghiên cứu của Meyer (1934), ông đã mô tả phân bố số cây theo cỡ kính bằng phương trình toán học, mà dạng của nó là đường cong giảm liên tục. Ngoài ra, tác giả Ballley (1973) đã sử dụng hàm Weibull. Naslunel (1936 – 1937) đã xác lập phân bố Chaier – A đối với phân bố N/D của lâm phần thuần loài đều tuổi.I (1964), Bill và Remken K.A (1964) đã tiếp cận phân bố này bằng phương trình Logarit. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Loetschau (1973) dùng hàm Beta để nắn phân bố đường cong thực nghiệm hay hàm Hyberbol, họ đường cong Peason, họ đường cong Poisson.
Về phân bố số cây theo chiều cao (N/Hvn): Đại đa số các tác giả khi nghiên cứu cấu trúc lâm phần theo chiều thẳng đứng đã dựa vào phân bố số cây theo chiều cao vút ngọn. Phương pháp kinh điển nghiên cứu cấu trúc rừng tự nhiên là vẽ phẫu đồ đứng với tỷ lệ khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu của nội dung cần nghiên cứu. Các phẫu đồ đứng cho hình ảnh xác thực về cấu trúc tầng tán, phân bố số cây theo chiều đứng từ đó rút ra kết luận. Về nghiên cứu chọn loài cây có khả năng phòng chống cháy: Ở Châu âu vào những năm đầu của thế kỷ XX, nhiều chuyên gia về quản lý lửa rừng một số nước như: Mỹ, Đức, Nga…đã bước đầu đưa ra ý kiến xây dựng các đường băng cản lửa, với các đai xanh trên đó trồng các loài cây lá rộng.
Ở Đức vào năm 1922, Voigt đã đề nghị xây dựng băng xanh cản lửa trên đó trồng các loài cây như: Sồi, Hoa mộc…Đến năm 1930, ở Nga bước đầu nghiên cứu các đai rừng trồng hỗn giao cây lá rộng và cây lá kim để phòng cháy cho khu rừng lá kim với các loài như: sồi, dẻ…Ở Trung Quốc, tới những năm 80 vấn đề này càng được chú ý, quan tâm và nghiên cứu có chiều sâu hơn. Ở mỗi quốc gia, trong từng thời kỳ đã áp dụng những phương pháp nghiên cứu khác nhau. Song về cơ bản đều tập trung nghiên cứu đặc tính cháy chủ yếu thông qua điều tra thực bì khu vực sau cháy, xác định bằng thực nghiệm, đốt trực tiếp và phương pháp đánh giá tổng hợp qua các chỉ tiêu liên quan đến đặc tính cháy và khả năng gây trồng. Với các phương pháp này, Trung Quốc đã lựa chọn được hàng chục loài cây có khả năng phòng cháy, trong đó nổi bật là: vối thuốc, giổi, trinh nữ, sau sau.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nghiên cứu phương pháp dự báo cháy rừng Các kết quả nghiên cứu đều khẳng định mối liên hệ chặt chẽ giữa điều kiện thời tiết mà quan trọng nhất là lượng mưa, nhiệt độ, độ ẩm không khí với độ ẩm vật liệu và khả năng xuất hiện cháy rừng. Vì vậy các phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng đều tính đến đặc điểm diễn biến hàng ngày của lượng mưa, nhiệt độ và độ ẩm không khí [21]. Ở một số nước như Mỹ, Đức khi dự báo nguy cơ cháy rừng, ngoài yếu tố khí tượng cũng căn cứ vào độ ẩm vật liệu cháy [7].
Tại Pháp căn cứ vào lượng nước hữu hiệu trong đất và độ ẩm vật liệu cháy; Tại Trung Quốc có tính bổ sung thêm tốc độ gió, số ngày không mưa và lượng bốc hơi; Tại Thuỵ Điển và một số nước Bắc âu sử dụng độ ẩm không khí thấp nhất và nhiệt độ không khí cao nhất trong ngày. Trong khi đó Nga và một số nước khác dùng nhiệt độ và độ ẩm không khí lúc 13 giờ. Mặc dù có những nét giống nhau nhưng cho đến nay chưa có phương pháp dự báo cháy rừng chung cho toàn thế giới. Ở mỗi quốc gia, thậm chí ở mỗi địa phương đã tiến hành nghiên cứu xây dựng phương pháp riêng.
Tuy nhiên có rất ít phương pháp dự báo cháy rừng có tính đến yếu tố kinh tế - xã hội và trạng thái rừng. Nghiên cứu về công trình phòng cháy, chữa cháy rừng Kết quả nghiên cứu của thế giới khẳng định hiệu quả cao của các loại băng cản lửa, các đai cây xanh, hệ thống mương ngăn cản cháy rừng [1],[14]. Người ta cũng nghiên cứu hiệu lực của các hệ thống cảnh báo cháy rừng như chòi canh, tuyến tuần tra, điểm đặt biển báo nguy cơ cháy rừng. Tuy vậy, vẫn chưa tìm ra phương pháp xác định tiêu chuẩn kĩ thuật của phần lớn công trình đó, vì lẽ đó mà khi áp dụng cần phải biến đổi cho phù hợp.
Nghiên cứu về biện pháp và phương tiện PCCCR Các phương pháp phòng chống cháy rừng chủ yếu hướng vào làm suy giảm các thành phần của tam giác lửa. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 Giảm nguồn lửa bằng nhiều cách như dọn vật liệu cháy, đào rãnh, chặt cây theo dải để cách ly đám cháy với phần rừng còn lại. Đốt trước có điều khiển một phần vật liệu cháy vào đầu mùa khô để giảm khối lượng vật liệu vào mùa khô hạn nhất hoặc ngược với hướng lan tràn của đám cháy để cô lập đám cháy. Dùng các chất dập lửa như nước, đất, cát, bột CO2…để giảm nhiệt lượng của đám cháy hoặc ngăn vật liệu cháy tiếp xúc với oxy trong không khí.
Trong những năm gần đây khi khoa học kĩ thuật ngày càng phát triển và mức độ quan tâm của con người đối với cháy rừng cũng tăng lên, việc nghiên cứu về các phương tiện phòng cháy, chữa cháy rừng phát triển rất mạnh, đặc biệt là phương tiện dự báo và phát hiện đám cháy, thông tin về cháy rừng và phương tiện dập lửa trong các đám cháy. Các biện pháp đó được mô hình hoá và xây dựng thành những phần mềm làm tăng độ chính xác của công tác dự báo. Việc ứng dụng công nghệ viễn thông và công nghệ GIS đã cho phép phân tích diễn biến thời tiết, dự báo nhanh chóng, chính xác khả năng xuất hiện và phát hiện sớm lửa rừng trên vùng rộng lớn. Những thông tin về khả năng xuất hiện cháy rừng, nguy cơ cháy rừng và biện pháp phòng cháy, chữa cháy rừng hiện nay được thông báo rộng rãi trên các phương tiện thông tin đại chúng đến lực lượng phòng cháy, chữa cháy và cộng đồng dân cư.
Những phương tiện dập tắt đám cháy được nghiên cứu từ cào, cuốc … đến các phương tiện hiện đại như máy phun nước, cưa xăng, máy đào rãnh… Mặc dù, các phương tiện chữa cháy rừng đã và đang được nghiên cứu ở mức cao nhưng thiệt hại do cháy rừng vẫn rất lớn ngay ở cả các nước phát triển có hệ thống phòng cháy, chữa cháy rừng hiện đại như Ý, Nga, Mỹ … Trong nhiều trường hợp, việc khống chế các đám cháy vẫn không có hiệu quả. Vì vậy, quan trọng nhất là ngăn nguồn lửa để không xẩy ra cháy rừng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 Người ta cũng tiến hành những nghiên cứu về đặc điểm xã hội của cháy rừng và những giải pháp xã hội cho phòng chống cháy rừng (Cooper, 1991, Peter, 2003).