Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan nghiên cứu 1. Trên thế giới Nghiên cứu về phòng cháy, chữa cháy rừng trên thế giới được bắt đầu vào thế kỷ 20, thời kỳ đầu chủ yếu tập trung ở các nước có nền kinh tế phát triển như Mỹ, Nga, Đức, Thụy Điển, Canada, Pháp, Úc v. sau đó là ở hầu hết các nước có hoạt động lâm nghiệp.
Có thể chia 5 lĩnh vực chính của nghiên cứu PCCCR: bản chất của cháy rừng, phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng, các công trình PCCCR, phương pháp chữa cháy rừng, và phương tiện chữa cháy rừng. Nghiên cứu về bản chất của cháy rừng Các kết quả nghiên cứu đã khẳng định rằng, cháy rừng là hiện tượng ôxy hóa các vật liệu hữu cơ do rừng tạo ra ở nhiệt độ cao, nó xảy ra khi có mặt đồng thời của 3 thành tố là nguồn nhiệt, ôxy và vật liệu cháy. Tùy thuộc vào đặc điểm của các yếu tố nêu trên, cháy rừng có thể được hình thành, phát triển hay bị ngăn chặn hoặc suy yếu đi (Brown A. Vì vậy, về bản chất những biện pháp phòng 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.
Các nhà khoa học phân biệt 3 loại cháy rừng như sau: (1) - Cháy dưới tán cây hay cháy mặt đất rừng: là trường hợp chỉ cháy một phần hay toàn bộ lớp cây bụi, cỏ khô và cành rơi lá rụng trên mặt đất; (2) - Cháy tán rừng: là trường hợp lửa lan tràn nhanh từ tán cây này sang tán cây khác; (3) - Cháy ngầm: là trường hợp xảy ra khi lửa lan tràn chậm, âm ỉ dưới mặt đất, trong lớp thảm mục dày hoặc than bùn. Trong một đám cháy rừng có thể xảy ra một hoặc đồng thời hai ba loại cháy trên và tùy theo loại cháy rừng n 5 mà người ta đưa ra những biện pháp phòng và chữa cháy khác nhau (Brown A. Heikkila; Roy Gronquist; Mike Jurvelius, 2007) [22], [25], [28], [31]. Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra 3 yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển của cháy rừng là thời tiết, loại rừng và hoạt động kinh tế - xã hội của con người.
Thời tiết đặc biệt là lượng mưa (Lm), nhiệt độ không khí (Tkk), độ ẩm không khí (Wkk) và tốc độ gió (Vg) ảnh hưởng quyết định đến tốc độ bốc hơi và độ ẩm vật liệu cháy (Wvlc) rừng qua đó ảnh hưởng đến khả năng bén lửa và lan tràn đám cháy. Loại rừng ảnh hưởng tới tính chất vật lý, hóa học, khối lượng và phân bố của vật liệu cháy qua đó ảnh hưởng đến loại cháy, khả năng hình thành và tốc độ lan tràn của đám cháy và hoạt động kinh tế - xã hội của con người như: sản xuất nương rẫy, săn bắn thú rừng và du lịch sinh thái,… đều có ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ và phân bố nguồn lửa khởi đầu của các đám cháy. Phần lớn các biện pháp phòng cháy rừng đều được xây dựng trên cơ sở phân tích đặc điểm 3 yếu tố trên trong hoàn cảnh cụ thể ở địa phương (Laslo Pancel Ed, 1993; Richmond R. Nghiên cứu về phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng Các kết quả nghiên cứu đều khẳng định mối liên hệ chặt giữa điều kiện thời tiết mà quan trọng nhất là lượng mưa, nhiệt độ không khí, độ ẩm vật liệu cháy và khả năng xuất hiện cháy rừng.
Vì vậy, hầu hết các phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng đều tính đến đặc điểm diễn biến hằng ngày của lượng mưa, nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí (Chandler C, 1983; MiBbach K, 1972) [23], [29]. Ở một số nước khi dự báo nguy cơ cháy rừng (DBNCCR) ngoài căn cứ vào yếu tố khí tượng còn căn cứ vào một số yếu tố khác; chẳng hạn, ở Đức và Mỹ sử dụng thêm độ ẩm của vật liệu cháy (Brown A.A, 1979), ở Pháp tính thêm lượng nước hữu hiệu trong đất và độ ẩm của vật liệu cháy, ở Trung Quốc có bổ sung thêm cả tốc độ gió (Vg), số ngày không mưa và lượng n 6 bão hòa (Lbh),… Cũng có sự khác biệt nhất định khi sử dụng các yếu tố khí tượng để DBNCCR; chẳng hạn: ở Thụy Điển và một số nước ở bán đảo Scandinavia sử dụng độ ẩm không khí thấp nhất và nhiệt độ không khí cao nhất trong ngày; trong khi đó, ở Nga và một số nước khác lại dùng nhiệt độ không khí và độ ẩm không khí lúc 13 giờ (Brown A. Năm 1920, hệ thống cháy rừng ở Mỹ được đưa ra sử dụng và cho đến nay, nó đã được cải tiến tương đối hoàn chỉnh. Hệ thống này, căn cứ chủ yếu vào mối quan hệ giữa nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí và độ ẩm vật liệu cháy để dự báo khả năng cháy rừng cho các loại vật liệu cháy khác nhau trên cơ sở phân loại vật liệu cháy ra các nhóm chính và kết hợp quan sát điều kiện khí tượng, địa hình, độ ẩm vật liệu cháy từ đó đưa ra mô hình dự báo khả năng xuất hiện cháy rừng và quy mô đám cháy (Brown A.
Trong những năm gần đây, ở Trung Quốc đã nghiên cứu phương pháp cho điểm các nhân tố ảnh hưởng đến NCCR, trong đó có cả những yếu tố kinh tế - xã hội và NCCR được tính theo tổng số điểm của các yếu tố (Asian Biodiversity, 2001) [20]. Mặc dù, có những nét giống nhau nhưng đến nay, vẫn không có phương pháp DBNCCR chung cho cả thế giới mà ở mỗi quốc gia, thậm chí ở mỗi địa phương người ta vẫn nghiên cứu xây dựng phương pháp riêng. Ngoài ra, vẫn còn rất ít phương pháp DBNCCR có tính đến nhân tố kinh tế - xã hội và loại rừng. Đây có thể là một trong những nguyên nhân chính làm giảm hiệu quả và hiệu lực của phòng cháy rừng (PCR) ngay cả ở những nước phát triển.
Nghiên cứu về công trình phòng cháy rừng Kết quả nghiên cứu của thế giới đã khẳng định hiệu quả của các loại băng cản lửa, các vành đai cây xanh và hệ thống kênh mương ngăn cản cháy rừng (Gronquist R. Người ta đã nghiên cứu tập đoàn cây trồng trên băng cản lửa, trồng rừng hỗn giao và giữ nước ở hồ đập để làm giảm nguy cơ cháy rừng. Từ những năm đầu thế kỷ XX, nhiều chuyên gia về lửa rừng ở một số nước Châu Âu đã nghiên cứu và bước đầu đưa ra những ý kiến về xây dựng các băng xanh cản lửa và đai xanh phòng n 7 cháy rừng trên đó có trồng các loài cây lá rộng; ở Nga đã thiết lập những băng cây xanh chịu lửa khép kín với kết cấu nhiều loài cây, tạo thành nhiều tầng để ngăn lửa cháy từ ngoài vào các khu rừng thông, bạch đàn, sồi,… Các nước khác tiến hành nghiên cứu vấn đề này, rất sớm và có nhiều công trình nhất vẫn là Đức, Nga và các nước thuộc Liên Xô cũ, Mỹ, Canada, Nhật Bản và Trung Quốc,… (Phạm Ngọc Hưng, 2001) [12]. Nhìn chung, các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu hiệu quả của nhiều kiểu công trình phòng cháy rừng.
Tuy nhiên, hiện nay vẫn chưa đưa ra được phương pháp xác định tiêu chuẩn kỹ thuật cho các công trình đó. Những thông số kỹ thuật đưa ra đều mang tính gợi ý và luôn được điều chỉnh theo ý kiến của các chuyên gia cho phù hợp với đặc điểm của mỗi loại rừng và điều kiện địa lý, vật lý địa phương. Nghiên cứu về biện pháp phòng và chữa cháy rừng Việc nghiên cứu các biện pháp phòng cháy, chữa cháy rừng người ta chủ yếu hướng vào làm suy giảm 3 thành phần của tam giác lửa: (1)- Giảm nguồn lửa bằng nhiều cách: Tuyên truyền vận động không mang lửa vào rừng, dập tắt tàn lửa sau khi dùng lửa, thực hiện các biện pháp dọn vật liệu cháy trên mặt đất thành băng, đào rãnh sâu, hoặc chặt cây theo dải để ngăn cách đám cháy với phần rừng còn lại; (2)- Đốt trước một phần vật liệu cháy vào đầu mùa khô khi chúng còn ẩm để giảm khối lượng vật liệu cháy trong rừng hoặc đốt theo hướng ngược với hướng lan tràn để cô lập đám cháy. Các công trình nghiên cứu về đốt trước làm giảm vật liệu cháy đã được nhiều nước áp dụng ngay từ đầu thế kỷ XX.
Các nước tiến hành nghiên cứu vấn đề này, rất sớm và có nhiều công trình nhất là Đức, Mỹ, Nga, Canada và Trung Quốc,… Đối tượng rừng được đưa vào đốt trước làm giảm vật liệu có cả rừng tự nhiên và rừng trồng. Thường các chủ rừng đốt theo đám ở những diện tích rừng có nhiều vật liệu cháy, có nguy cơ cháy cao vào thời gian trước mùa cháy, hạn chế đến mức thấp nhất khả năng cháy lan đến khu rừng lân cận (Brown A. Năm 1968, Stoddard - một trong những người đầu tiên đề xuất ý kiến đốt rừng có kế hoạch nhằm giảm nguy cơ cháy, tăng sản lượng gỗ và chim thú. Năm 1968, Morris đã cho thấy, việc đốt cỏ gà Cynodon dadyion vào cuối mùa đông, đầu mùa xuân có tác dụng như bón phân làm tăng sản lượng sinh khối.
Từ thập kỷ 70 của thế kỷ XX đến nay, có một số nước đi đầu trong lĩnh vực lửa rừng của thế giới như: Australia, Mỹ, Nga, Canada, Indonexia, Thái Lan,… đã có nhiều nghiên cứu và đưa ra được những quy trình đốt trước cho các khu rừng trồng thuần loài có nguy cơ cháy cao. Biện pháp đốt trước có điều khiển đã được sử dụng tương đối phổ biến và được coi là biện pháp quan trọng trong công tác quản lý lửa rừng ở những nước này. Năm 1993, có một số tác giả người Phần Lan đã đưa ra các vấn đề về khối lượng, độ ẩm vật liệu cháy, thời tiết, diện tích, địa hình và các vấn đề về kinh phí, tổ chức lực lượng một cách khá toàn diện trong đốt trước có điều khiển cho các vùng rừng trọng điểm cháy dựa trên nghiên cứu về đặc điểm nguồn vật liệu cháy và việc đốt thử trên những diện tích rộng lớn (Gronquist R. (3)- Dùng chất dập cháy để giảm nhiệt lượng của đám cháy hoặc ngăn cách vật liệu cháy với ôxy không khí (nước, đất, cát, hóa chất dập cháy v.
Nhìn chung, các nghiên cứu về vấn đề này, thường được tiến hành nhiều ở các nước đang phát triển, như: Đức, Mỹ, Nga, Úc, Canada, Trung Quốc,… Còn các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam chủ yếu là nghiên cứu, áp dụng những công trình này, để phù hợp với điều kiện mỗi nước. Vì vậy, cần có những nghiên cứu thực tế áp dụng cho công tác PCCCR ở mỗi quốc gia và mỗi địa phương.