Nghiên cứu vật liệu cháy và biện pháp phòng cháy rừng tại Tánh Linh, Bình Thuận

Nghiên cứu đặc điểm vật liệu cháy dưới tán rừng và đề xuất các biện pháp phòng cháy chữa cháy rừng hiệu quả tại khu vực Tánh Linh, Bình Thuận.

• Tác giả: Lê Hồng Việt
• Trường học: Phân hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp tại tỉnh Đồng Nai
• Chuyên ngành: Khoa Tài nguyên & Môi trường
• Đề tài: Đặc điểm vật liệu cháy dưới tán rừng và biện pháp phòng cháy, chữa cháy rừng cho khu rừng thực nghiệm khoa học tại Trại trường Tánh Linh, huyện Tánh Linh, tỉnh Bình Thuận
• Loại tài liệu: Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Đồng Nai

Tóm tắt

I. Đặc điểm vật liệu cháy dưới tán rừng

Vật liệu cháy (VLC) là một trong ba thành phần quan trọng của tam giác lửa, đóng vai trò quyết định đến sự phát triển và đặc điểm của các đám cháy rừng. VLC dưới tán rừng bao gồm các loại vật liệu hữu cơ như: lá khô, cành nhỏ, gỗ mục nát, mô thực vật phân hủy, và các vật liệu từ tầng dưới rừng. Đặc điểm thành phần VLC dưới tán rừng trồng Keo lai thay đổi theo từng mùa và trạng thái rừng khác nhau. Khối lượng, độ ẩm, độ che phủ, và độ dày của vật liệu cháy có ảnh hưởng trực tiếp đến nguy cơ và cấp độ cháy rừng. Các nghiên cứu cho thấy rằng hệ số cháy của VLC phụ thuộc vào các nhân tố tự nhiên như: loại rừng, tuổi rừng, địa hình, khí hậu, đặc biệt là mùa khô với độ ẩm thấp.

1.1. Thành phần vật liệu cháy dưới tán rừng

Thành phần VLC dưới tán rừng trồng gồm: lá khô, cành gỗ nhỏ, gỗ mục nát, rêu, tạp chất thực vật. Trong rừng Keo lai, lá rụng chiếm tỷ lệ lớn nhất (40-60%), tiếp theo là cành nhỏ và gỗ phân hủy. Sự phân bố vật liệu cháy không đều trên diện tích, tập trung dày hơn ở khu vực gần gốc cây và chân dốc. Độ phân hủy, kích thước hạt VLC ảnh hưởng đến tốc độ và cường độ cháy.

1.2. Khối lượng và độ ẩm vật liệu cháy

Khối lượng VLC dưới tán rừng Keo lai dao động từ 10-25 tấn/ha tùy theo tuổi rừng và quản lý. Độ ẩm VLC là yếu tố quan trọng quyết định khả năng cháy, mùa khô độ ẩm giảm xuống 5-15%, làm tăng đáng kể nguy cơ cháy rừng. Khi độ ẩm dưới 15%, VLC rất dễ bắt lửa và cháy lan nhanh chóng.

II. Các yếu tố ảnh hưởng đến cháy rừng

Cháy rừng là hiện tượng phức tạp, phụ thuộc vào tương tác giữa ba yếu tố chính: vật liệu cháy, điều kiện thời tiết, và nguồn lửa (tam giác lửa). Trong đó, vật liệu cháy dưới tán rừng là yếu tố cơ bản, có thể điều tiết và kiểm soát được. Các yếu tố khí hậu như: mùa khô kéo dài, El-nino, biến đổi khí hậu làm tăng nguy cơ cháy rừng, đặc biệt ở các tháng XI, XII, I, II, III, IV hàng năm. Độ ẩm không khí thấp, nhiệt độ cao, gió mạnh tạo điều kiện thuận lợi cho cháy rừng phát triển. Địa hình dốc, cao độ, kiểu lâm phần cũng ảnh hưởng đến sự lan truyền và cường độ cháy.

2.1. Yếu tố khí hậu và thời tiết

Mùa khô từ tháng XI đến tháng IV là thời kỳ có nguy cơ cháy rừng cao nhất. Độ ẩm không khí giảm mạnh, vật liệu cháy nhanh chóng mất nước, trở nên rất dễ bắt lửa. Gió mạnh, nhiệt độ cao từ 30-40°C tạo điều kiện lý tưởng để cháy lan rộng. El-nino kéo dài làm kéo dài mùa khô, tăng nguy cơ cháy rừng lên đáng kể.

2.2. Yếu tố lâm phần và địa hình

Loại rừng, tuổi rừng, độ che phủ ảnh hưởng trực tiếp đến lượng vật liệu cháy tích lũy. Rừng trẻ (3-5 tuổi) có vật liệu cháy dày do phân hủy chậm. Địa hình dốc, cao độ cao làm cho gió mạnh hơn, cháy rừng lan nhanh. Các khu vực có VLC dày và khô sẽ có nguy cơ cháy rừng cao.

III. Biện pháp phòng cháy rừng hiệu quả

Phòng cháy chữa cháy rừng (PCCCR) cần phải được triển khai đồng bộ, liên tục, bao gồm các biện pháp trước, trong và sau mùa cháy. Biện pháp phòng cháy hướng đến giảm thiểu vật liệu cháy, tăng cường giám sát, nâng cao nhận thức cộng đồng. Các giải pháp bao gồm: quản lý rừng bền vững, làm sạch vật liệu cháy dưới tán, xây dựng hệ thống phòng cháy, đào tạo lực lượng chuyên ngành. Xây dựng bảng tra cấp cháy rừng dự báo nguy cơ cháy theo từng tháng trong mùa khô giúp chuẩn bị phương án PCCCR kịp thời. Sử dụng hàm dự báo nguy cơ cháy rừng dựa trên đặc điểm vật liệu cháy giúp nâng cao hiệu quả công tác dự báo và ứng phó.

3.1. Biện pháp điều tiết vật liệu cháy

Quản lý VLC dưới tán rừng là biện pháp quan trọng nhất. Thực hiện thu gom, phơi nắng, đốt kiểm soát vật liệu cháy để giảm khối lượng VLC từ 25-30%. Cắt tỉa cành thấp, loại bỏ gỗ chết, chế độ chặt hạch hợp lý giảm tích lũy VLC dưới tán. Trồng các loài cây phòng cháy, tăng độ che phủ mầm non giúp giảm tốc độ lạc ẩm vật liệu cháy.

3.2. Công tác giám sát và dự báo cấp cháy

Thiết lập mô hình dự báo cấp cháy cho các tháng mùa khô dựa trên đặc điểm vật liệu cháy và điều kiện thời tiết. Xây dựng bảng tra cấp cháy rừng chi tiết cho từng tháng XI, XII, I, II, III, IV. Giám sát liên tục độ ẩm VLC, điều kiện thời tiết để cảnh báo nguy cơ cháy rừng. Tăng cường tuần tra, canh gác trong mùa khó khăn.

3.3. Lực lượng ứng phó và tập huấn

Xây dựng đội nhanh PCCCR được đào tạo chuyên sâu, trang bị kỹ năng chữa cháy rừng. Tập huấn định kỳ cho lực lượng về đặc điểm cháy rừng, cách sử dụng công cụ, kỹ thuật PCCCR. Nâng cao nhận thức cộng đồng về phòng cháy, hạn chế hoạt động gây cháy trong mùa khô cao điểm.

IV. Kết luận và khuyến nghị

Vật liệu cháy dưới tán rừng là yếu tố quyết định chính ảnh hưởng đến nguy cơ cháy rừng, cần phải được quản lý khoa học. Các nghiên cứu cho thấy khối lượng VLC, độ ẩm, độ che phủ thay đổi theo mùa và trạng thái rừng, ảnh hưởng trực tiếp đến hệ số cháy. Áp dụng mô hình dự báo cấp cháy rừng dựa trên đặc điểm vật liệu cháy giúp cải thiện hiệu quả PCCCR. Cần tiếp tục nghiên cứu sâu về vật liệu cháy ở các kiểu rừng khác nhau, hoàn thiện công nghệ điều tiết VLC, xây dựng hệ thống giám sát tự động. Tăng cường hợp tác quốc tế, học hỏi kinh nghiệm PCCCR từ các nước có rừng phong phú để nâng cao hiệu quả công tác phòng chống cháy rừng.

4.1. Các khuyến nghị chính sách

Chính sách PCCCR cần hướng đến quản lý vật liệu cháy bền vững, ban hành quy chuẩn kỹ thuật về điều tiết VLC. Tăng đầu tư cho công tác phòng cháy chữa cháy rừng, xây dựng cơ sở hạ tầng phòng cháy. Thiết lập hệ thống dự báo cấp cháy rừng quốc gia dựa trên dữ liệu vật liệu cháy và khí hậu. Khuyến khích cộng đồng tham gia quản lý VLC, bảo vệ rừng.

4.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Cần nghiên cứu sâu vật liệu cháy ở các kiểu rừng khác (rừng tự nhiên, rừng hỗn giao). Phát triển công nghệ giám sát VLC tự động, ứng dụng IoT và AI. Xây dựng mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng phức tạp hơn, tích hợp nhiều biến số. Nghiên cứu các biện pháp điều tiết VLC mới, an toàn môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Các nghiên cứu về Đặc điểm VLC Có thể thấy rằng, các nghiên cứu về đặc điểm VLC đã được các tác giả trên thế giới và trong nước quan tâm khá sớm. Những nhận định về vai trò của VLC tham gia vào trong quá trình cháy. Các kết quả nghiên cứu đã khẳng định rằng cháy rừng là hiện tượng ôxy hoá các vật liệu hữu cơ do rừng tạo ra ở nhiệt độ cao.

Nó xảy ra khi có mặt đồng thời của 3 yếu tố (còn gọi là tam giác lửa): nguồn nhiệt, ôxy và Vật liệu cháy. Tuỳ thuộc vào đặc điểm của 3 yếu tố trên mà cháy rừng có thể được hình thành, phát triển hay bị ngăn chặn hoặc suy yếu đi (Brown, 1979; Belop,1982; Chandler, 1983). Vì vậy, về bản chất, những biện pháp phòng chống cháy rừng chính là những biện pháp tác động vào 3 yếu tố trên theo chiều hướng ngăn chặn và giảm thiểu quá trình cháy (Richmond,1976; Laslo Pancel, 1993). Do vậy, đây là những nhận định về nguyên lý của cháy rừng mà VLC là một thành phần tối quan trọng (Bế Minh Châu và Phùng Văn Khoa, 2002).

Các nghiên cứu trong và ngoài nước cũng đã chỉ ra và hầu hết thống nhất về cách thức phân loại vùng phân bố của VLC. Trong đó, dựa vào vị trí VLC phân bố mà người ta chia thành 3 khu vực: Vật liệu cháy dưới mặt đất; vật liệu cháy dưới tán và vật liệt cháy trên tán. Trong đó VLC dưới đất hay còn gọi là vật liệu cháy ngầm, chúng là các lớp hữu cơ tích tụ lâu dài hoặc là các sản phẩm của quá trình phân hủy trong điều kiện hiếm khí như than bùn, lớp mùn. Loại vậy liệu cháy này phân bố chủ yếu ở các lâm phần rừng bán ngập, rừng trên núi cao.

Vật liệu cháy dưới tán rừng là VLC phân bố từ sát mặt đất cho đến phía dưới tầng tán chính của rừng, loại VLC cháy này chủ yếu là các thảm khô, cành khô, lá rụng, thảm tươi cây bụi. VLC trên tán tức ám chỉ toàn bộ vật chất hữu cơ phân bố từ đáy tầng tán chính của rừng đến phía trên của tán rừng (Bế Minh Châu và Phùng Văn Khoa, 2002). 7 Về thành phần và kích thước VLC cũng có khá nhiều tác giả quan tâm. Điển hình, trong giáo trình Lửa rừng của tác giả Bế Minh Châu và Phùng Văn Khoa năm 2002 cũng đã đưa ra cách phân loại VLC dưới tán rừng dựa theo kích thước.

Trong đó phân làm 2 loại: Vật liệu cháy tinh và VLC cháy thô. Vật liệu cháy tinh là VLC có kích thước đường kính thông thường nhỏ hơn 6,0cm; những vật liệu có kích thước đường kính > 6,0 cm được gọi là vật liệu cháy thô. VLC tinh là loại vật liệu có điểm bén lửa thấp, khả năng lan tràn cao, nguồn nhiệt tỏa ra thấp, thông thường loại này là các thảm khô, cành cây khô, lá rụng, thảm cỏ, dây leo, cây bụi, cây rừng ở tuổi nhỏ. Đây cũng là loại VLC có ảnh hưởng rõ nét đến khả năng xuất hiện cháy rừng.

Ở Việt Nam, các thống kê về các vụ cháy cũng chỉ ra rằng hầu hết các vụ cháy đều xuất phát từ việc cháy các VLC cháy tinh. VLC là nguồn cung cấp năng lượng tạo điều kiện điểm bén lửa cho VLC cháy thô. Chính vì vậy, hàng năm vào mùa khô các đơn vị chủ rừng thường thực hiện các biện pháp phòng cháy thông qua xử lý thực bì, làm giảm nguồn vật liệu. Đây chính là loại VLC tinh dễ cháy (Bế Minh Châu và Phùng Văn Khoa, 2002).

Ở Việt Nam, các công trình nghiên cứu VLC dưới tán rừng điển hình như công trình “Nghiên cứu đặc điểm VLC dưới tán rừng Thông ở Quảng Ninh” do Phạm Ngọc Hưng (1986); Căn cứ vào khối lượng VLC dưới tán rừng Thông, tác giả đã sử dụng chỉ tiêu này kết hợp với chỉ tiêu độ ẩm VLC để làm cơ sở phân cấp nguy cơ cháy rừng (Phạm Ngọc Hưng, 1986; 1988 và 1994). Tại Trung Quốc, Vương Tiến Hải cũng đã tiến hành nghiên cứu đặc điểm về thành phần hóa học của các loại thực vật trong VLC. Tác giả dựa vào kết quả thử nghiệm, và mối quan hệ giữa các thành phần hóa học trong VLC đã tiến hành phân loại thành các nhóm VLC có nguy cơ cháy cao, nguy cơ cháy thấp, nguy cơ cháy trung bình và ít có khả năng bén lửa.Bêlốp (1982) đã xác định được thành phần hóa học của vật liệu cháy, hàm lượng các nguyên tố chính là C, H, O, N và các chất khoáng tham gia vào quá trình cháy của một số loài cây vùng ôn đới như Thông, Dẻ, Bạch dương .Sau này, ứng dụng vào việc tuyển chọn các loài cây trồng làm đường băng xanh, đai cây xanh 8 Bộ Nông nghiệp và PTNT cũng căn cứ vào những kết quả trên để làm cơ sở xây dựng hệ thống tiêu chí chọn loài cây trồng trên băng (Vương Tiến Hải, 2016). Những nghiên cứu dự báo cháy rừng dựa theo đặc điểm VLC như: K.

Davis (1959) đã tiến hành thiết lập mô hình toán học để phục vụ cho công tác dự báo cháy rừng như sau: y = b0 + b1*x1 + b2*x2 + b3*x3 + b4*x4. Trong đó: x1 là điều kiện vật liệu cháy tinh (condition of lesser vegetation); x2 là chỉ số tích lũy (build-up index) của vật liệu cháy tinh; x3 là độ ẩm của vật cháy(fuel moisture); x4 là vận tốc gió (wind velocity); y là chỉ số đốt cháy (burning index). Căn cứ vào kết quả tính toán từ chỉ số đốt cháy y sẽ phân ra được 5 cấp dự báo cháy rừng như sau: Cấp 1(class 1): rất thấp (very low), y xấp xỉ 1; Cấp 2 (class 2): thấp (low), y từ 2 đến 5; Cấp 3 (class 3): trung bình (medium), y từ 6 đến 17; Cấp 4 (class 4): cao (high), y từ 18 đến 45; Cấp 5 (class 5): rất cao (extreme), y từ 46 đến 100 (dẫn theo Bế Minh Châu và Phùng Văn Khoa 2002). Kết quả nghiên cứu của Weitmann (1918) về mối quan hệ giữa hàm lượng nước của VLC với khả năng cháy dẫn đến kết luận như sau: Khi hàm lượng nước của VLC >= 25% thì không phát sinh cháy rừng, còn nếu hàm lượng nước VLC từ 10-15% thì dễ phát sinh cháy rừng (dẫn theo Bế Minh Châu và Phùng Văn Khoa 2002).

Kết quả nghiên cứu của L.Trabaud (1979) thực hiện ở một khu rừng dễ cháy tại miền Nam nước Pháp đã xác định được nhiệt độ tối đa của vùng vật liệu đang cháy đạt tới 1200oC. Tác giả đã kết luận rằng, tốc độ cháy lan của ngọn lửa phụ thuộc vào tốc độ gió, chiều cao thực bì và hàm lượng nước trong thực vật. Chiều cao ngọn lửa tỉ lệ thuận với tốc độ cháy lan và chiều cao thực bì; ngọn lửa có chiều cao tối đa khi tốc độ gió đạt 30-40km/h (dẫn theo Bế Minh Châu và Phùng Văn Khoa 2002). Kulatxki (trích dẫn theo tài liệu Lửa rừng, Giáo trình Đại học Lâm nghiệp, NXB Nông nghiệp, 2002 ), khi nghiên cứu về ảnh hưởng của tính chất VLC liên quan đến sự xuất hiện và lan truyền của đám cháy, đã chia VLC ra một số nhóm chính theo thứ tự như sau: Thảm khô (cành lá rụng và thảm khô); Thảm mục, than bùn và cây có dầu; Cỏ và cây bụi tươi; Cây tái sinh; Cây đổ, cành gãy; Cành ngọn và gốc 9 chặt sau khai thác; Cành lá và thân cây gỗ còn tươi.

Theo tác giả, cường độ cháy rừng thường phụ thuộc vào tình trạng và số lượng VLC trong khu rừng đó. Tác giả cũng cho rằng, độ ẩm tới hạn của các nhóm VLC có ý nghĩa lớn trong việc xác định nguy cơ cháy rừng và mức độ lan truyền của đám cháy. Việc phân chia các nhóm VLC như trên là đúng khi cháy rừng xảy ra. Tuy nhiên khi sự cháy chưa bắt đầu thì cỏ và cây bụi còn tươi, cây tái sinh, cành lá và cây gỗ còn tươi là những vật không cháy.

Có thể lợi dụng các nhóm này (nhóm 3, 4 và 7) và những vật không cháy khác (đất, đá.) để hạn chế cháy trong kỹ thuật phòng cháy, chữa cháy rừng (dẫn theo Bế Minh Châu và Phùng Văn Khoa 2002). Theo Wang Mingzu et al. (2006), có sự liên quan của cháy rừng, như tốc độ cháy, đến khối lượng vật liệu cháy, tốc độ gió, nhiệt độ và lượng mưa của các khu rừng tranh, lau sậy tại Khu bảo tồn đất ngập nước tự nhiên Zhalong, tỉnh Heilongjiang, Trung Quốc; nhưng tác giả chưa có các đánh giá về mối tương quan giữa khối lượng VLC tươi và khô để dự báo khả năng phát cháy của rừng (Wang M. Mc Callum (2006) đã tiến hành nghiên cứu mô hình hóa mối quan hệ giữa quá trình cháy với lớp VLC (bao gồm thành phần, độ nhiều và cấu trúc của đám vật liệu) và các nhân tố thời tiết như độ ẩm đất, nhiệt độ, tốc độ gió, độ ẩm tương đối (Mindy C., 2006) Nhiều nghiên cứu về dự báo cháy rừng đã cho thấy có mối quan hệ chặt chẽ giữa các đặc trưng của vật liệu cháy (VLC) với khả năng cháy rừng.

Việc xác định ảnh hưởng của khối lượng VLC dưới tán rừng đến khả năng cháy, hệ số bắt cháy dựa vào các số liệu thực nghiệm rất quan trọng đối với việc xác định các biện pháp làm giảm VLC trước mùa cháy. Nguyễn Đình Thành (2005) đã đối chiếu giá trị (W%) ẩm độ VLC với Bảng tra cấp dự báo cháy rừng theo ẩm độ VLC với khả năng phát sinh cháy rừng (Nguyễn Đình Thành, 2005). Bế Minh Châu (1995; 1997) phân chia 5 cấp nguy cơ cháy rừng dựa theo độ ẩm tuyệt đối của vật liệu cháy. Từ tổng quan về phương pháp dự báo cháy rừng cho thấy, có hai cách phân cấp mức độ nguy cơ cháy rừng.

Phương pháp thứ nhất là phát triển 10 mô hình dự đoán mức độ nguy cơ cháy rừng chỉ dựa trên những biến khí hậu (chẳng hạn như phương pháp của Nexterov và Phạm Ngọc Hưng). Phương pháp thứ hai là phát triển mô hình dự đoán mức độ nguy cơ cháy rừng chỉ dựa vào khối lượng vật liệu cháy (chẳng hạn như phương pháp của Bế Minh Châu) (Dẫn theo Bế Minh Châu và Phùng Văn Khoa, 2002). Khi nghiên cứu về đặc điểm VLC ở rừng đặc dụng Vồ Dơi Cà Mau, người ta đã dựa vào bản đồ hiện trạng rừng xác định những khu vực rừng có cấp tuổi non, trung niên, và già tiến hành bố trí thu mẫu đại diện cho toàn khu vực gồm 8 vị trí thu mẫu vật liệu cháy. Đa phần những vị trí rừng có cấp tuổi từ một đến ba, ngập nước gần như quanh năm 2005 đến mùa khô 2006 nên không bố trí thu mẫu xem như K’ = 0.