Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Một số khái niệm liên quan tới quản lý lửa rừng - Khoa học lửa rừng: Là một môn khoa học nghiên cứu những nguyên lý cơ bản về sự phát sinh, phát triển của lửa ở trong rừng và ven rừng, những lý luận và kỹ thuật về phòng cháy, chữa cháy và sử dụng lửa [10], [26]. - Cháy rừng: + Theo Phạm Ngọc Hưng: "Cháy rừng là những đám cháy được phát sinh và lan tràn, tiêu hủy sinh vật trong rừng" [23].O: Cháy rừng là những đám cháy xuất hiện và lan tràn ở trong rừng mà không có sự kiểm soát của con người, gây nên những tổn thất nhiều mặt về tài nguyên, của cải và môi trường. - Phòng cháy rừng: Phòng cháy rừng bao gồm mọi hoạt động được tiến hành khi cháy rừng chưa xảy ra, nhằm hạn chế đến mức thấp nhất khả năng phát sinh của đám cháy hoặc nếu cháy rừng xảy ra cũng hạn chế sự lan tràn và những thiệt hại do đám cháy gây nên [10], [15], [70].
Theo nghĩa rộng, các biện pháp phòng cháy rừng bao gồm những biện pháp: Tổ chức, hành chính, tuyên truyền giáo dục nâng cao nhận thức của nhân dân về phòng cháy, chữa cháy rừng, chuẩn bị đầy đủ lực lượng và phương tiện chữa cháy, dự báo và cảnh báo nguy cơ cháy, các biện pháp nâng cao khả năng chống chịu lửa của rừng, quy hoạch, thiết kế các công trình phòng cháy, tổ chức hệ thống theo dõi và phát hiện lửa rừng. - Chữa cháy rừng: Chữa cháy rừng bao gồm mọi công việc và hành động liên quan tới hoạt động dập lửa, kể từ khi đám cháy được phát hiện đến khi bị dập tắt hoàn toàn [10], [15], [70]. Mục đích của các biện pháp chữa cháy rừng là di chuyển hay tạo sự vắng mặt của ít nhất một trong ba yếu tố cấu thành nên tam giác lửa. Điều này được thực hiện bằng những cách sau: Di chuyển và tạo sự "Đứt quãng" nguồn vật liệu cháy, tăng độ ẩm vật liệu; Giảm tối thiểu lượng nhiệt do đám cháy sinh ra; Giảm tối thiểu hoặc ngăn cách sự tiếp xúc của oxy với nguồn vật liệu cháy.
5 Khi tiến hành chữa cháy rừng, phải đảm bảo các yêu cầu sau: Thực hiện phương châm "4 tại chỗ" (về lực lượng, phương tiện, chỉ huy và hậu cần); Dập tắt lửa phải kịp thời, triệt để; Hạn chế đến mức thấp nhất thiệt hại về mọi mặt; Đảm bảo an toàn tuyệt đối về người và các phương tiện chữa cháy [12], [13], [16],[58], [59]. - Quản lý lửa rừng: + Theo F.O: Quản lý lửa rừng là mọi hoạt động cần thiết bảo vệ rừng không bị cháy cùng với việc sử dụng lửa nhằm đáp ứng những mục tiêu trong quản lý đất đai. Những hoạt động này bao gồm các nội dung chính: phòng cháy, chữa cháy, sử dụng lửa và phục hồi rừng sau cháy [70], [96]. + Theo Schweithelm: “Quản lý lửa về cơ bản là sự kết hợp các nỗ lực để duy trì lửa trong một chế độ cháy mong muốn”.
Một chế độ cháy là “Tập hợp các đám cháy tự nhiên hoặc nhân tạo, xảy ra trong một khu vực xác định và trong một khoảng thời gian xác định, có tính đến tần suất cháy, cường độ từng đám cháy, mùa xảy ra cháy, phân bố các đám cháy trên toàn vùng và khoảng thời gian từ vụ cháy trước đấy” [10], [82]. - Sinh thái lửa rừng (Forest fire ecology) là khoa học nghiên cứu các tính chất và quy luật ảnh hưởng của lửa rừng đối với môi trường, sinh vật và cả hệ sinh thái rừng. Sinh thái lửa rừng là cơ sở lý luận quan trọng cho công tác phòng cháy, chữa cháy và sử dụng lửa hiệu quả trong kinh doanh rừng [23], [31], [70]. Tổng quan nghiên cứu về quản lý lửa rừng Trên thế giới, nghiên cứu về quản lý lửa rừng đã được tiến hành cách đây trên 100 năm.
Điển hình tại các nước có nền kinh tế và Lâm nghiệp phát triển như: Mỹ, Thụy Điển, Autralia, Pháp, Nga, Đức, Trung Quốc …. Những nghiên cứu chủ yếu gồm các lĩnh vực: Bản chất và những nguyên lý cơ bản của cháy rừng, dự báo và cảnh báo cháy rừng, các biện pháp PCCCR, phương tiện chữa cháy rừng, sinh thái lửa rừng và phục hồi sau cháy rừng. Nghiên cứu về bản chất cháy rừng Nhiều 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 ba yếu tố: nguồn lửa, ôxy và vật liệu cháy (VLC).
Tuỳ thuộc vào đặc điểm và 6 mối quan hệ của ba yếu tố trên mà cháy rừng có thể được hình thành, phát triển hay bị ngăn chặn hoặc suy yếu đi [23], [26], [31], [38], [79]. Vì vậy, về bản chất những biện pháp PCCCR chính là những biện pháp tác động vào ba yếu tố trên theo chiều hướng ngăn chặn và giảm thiểu quá trình cháy. Dựa vào sự phân bố và lan tràn của lửa trên các tầng vật liệu cháy trong rừng, các nhà khoa học đã phân chia ba loại cháy rừng: (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 các loại cháy trên.
Tuỳ theo loại cháy rừng mà áp dụng những biện pháp phòng và chữa cháy khác nhau [15], [22], [79], [83]. Nhiều kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra các yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển cháy rừng là: Điều kiện khí tượng, loại rừng, vật liệu cháy, địa hình và hoạt động kinh tế xã hội của con người [58], [70], [86], [87]. Các yếu tố khí tượng, đặc biệt là lượng mưa, nhiệt độ và độ ẩm không khí có ảnh hưởng quyết định đến tốc độ bốc hơi và độ ẩm VLC dưới rừng, qua đó ảnh hưởng đến khả năng bén lửa và lan tràn của đám cháy. Loại rừng ảnh hưởng đến tính chất vật lý, hoá 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.
Hoạt động kinh tế xã hội của con người như: Canh tác nương rẫy, săn bắn, du lịch v. có ảnh hưởng đến mật độ và phân bố nguồn lửa khởi đầu của các đám cháy. Phần lớn các biện pháp PCCCR đều được xây dựng trên cơ sở phân tích đặc điểm của của 4 nhóm yếu tố trên trong hoàn cảnh và điều kiện cụ thể của địa phương. Nghiên cứu về phòng cháy, chữa cháy rừng trên thế giới 1.
Nghiên cứu về dự báo và cảnh báo cháy rừng (1) Về phương pháp dự báo cháy rừng Từ những năm đầu của thế kỷ XX, việc xác định mức độ nguy hiểm của cháy rừng cho từng vùng đã trở thành một phương thức quản lí cháy rừng không thể 7 thiếu được. Tùy ở mỗi nước, trong từng giai đoạn cụ thể có những phương pháp và hệ thống dự báo cháy rừng khác nhau.Show đã tiến hành nghiên cứu và xác định khả năng cháy của rừng thông qua lớp thảm mục rừng, độ khô hạn ngày càng cao khả năng xuất hiện cháy rừng càng dễ dàng. Tiếp sau đó, nhiều nhà khoa học khác cũng đã nghiên cứu và đưa ra những thang cấp về mức độ nguy hiểm của cháy trên cơ sở quan sát mức độ ẩm ướt của lớp thảm mục rừng và tiến hành thí nghiệm để đánh giá khả năng bắt lửa của nó [21], [26], [70]. Qua nhiều năm nghiên cứu cải tiến, đến năm 1978 các nhà khoa học Mỹ đã đưa ra được hệ thống dự báo cháy rừng tương đối hoàn thiện.
Theo hệ thống này, có thể dự báo cháy rừng cho nhiều loại vật liệu cháy khác nhau trên cơ sở phân ra các mô hình vật liệu cháy, đồng thời dựa vào số liệu về các yếu tố thời tiết, độ ẩm vật liệu cháy ở các cấp, kết hợp với yếu tố địa hình để dự báo khả năng xảy ra cháy rừng và dự đoán mức độ nguy hiểm của chúng [10], [30]. Ở Nga và các nước thuộc Liên xô cũ, vấn đề dự báo cháy rừng cũng được bắt đầu từ rất sớm, có nhiều phương pháp dự báo cháy rừng đã được nghiên cứu, thử nghiệm và áp dụng. Điển hình là những công trình nghiên cứu của các nhà khoa học như: E. Tuy nhiên phương pháp dự báo theo chỉ tiêu tổng hợp, căn cứ vào các nhân tố khí tượng: Lượng mưa, nhiệt độ và độ chênh lệch bão hòa của độ ẩm không khí tại thời điểm 13 giờ của V.
Nesterop đề xuất năm 1939 là được áp dụng rộng rãi nhất. Theo ông, chỉ tiêu P được xác định như sau: n Pi= ti1.1) i 1 Trong đó: Pi - chỉ tiêu tổng hợp đánh giá mức nguy hiểm cháy rừng một ngày nào đó; ti1.3 - nhiệt độ không khí tại thời điểm 13h (0C); di1.3 - độ chênh lệch bão hòa độ ẩm không không khí ở thời điểm 13h (mb); n - số ngày không mưa hoặc có mưa < 3mm kể từ ngày có trận mưa với lượng mưa ≥ 3mm. 8 Ở Đức, các chuyên gia đã căn cứ vào độ ẩm vật liệu cháy để phân cấp nguy cơ cháy rừng. Một trong những chuyên gia đi đầu trong lĩnh vực này là Waymann.
Ông đã đưa ra mối quan hệ giữa hàm lượng nước của vật liệu cháy và khả năng cháy rừng để dự báo nguy cơ cháy rừng [21], [82]. Sullivan, 1997 đã đưa ra mô hình độ ẩm VLC (m) thông qua các biến về nhiệt độ không khí T và độ ẩm không khí H (dẫn theo Lê Văn Hương, 2012) [20]: m(T,H) = 9. Chandler đã đề cập tới chỉ số đánh giá nguy cơ cháy rừng Angstrom [70]: I = [R/20] + [(27 - T)/10] (1.3) Với: I là chỉ số nguy cơ cháy rừng Angstrom (Angstrom Index), R là ẩm độ tương đối (%), T là nhiệt độ không khí (oC). Tiêu chí đánh giá nguy cơ cháy rừng theo chỉ số Angstrom là: I > 4.0 Khả năng cháy rất thấp; 3.0 khả năng cháy thấp; 2.0 khả năng trung bình; 2.5 khả năng cao; I < 2.0 khả năng cháy rất cao.H, 1984[82] đã giới thiệu các chỉ số FFDI (McArthur Forest Fire Danger Index) và FWI (Canadian Forest Fire Weather Index) và áp dụng để đánh giá khả năng gây cháy rừng ở Australia như sau: (-0.