Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan tài liệu 1. Cơ sở khoa học vấn đề nghiên cứu Theo tài liệu về quản lý lửa rừng, FAO đưa ra khái niệm về cháy rừng và thường được sử dụng là: “Cháy rừng là sự xuất hiện và lan truyền của những đám cháy trong rừng mà không nằm trong sự kiểm soát của con người; gây lên những tổn thất nhiều mặt về tài nguyên, của cải và môi trường”. Để xảy ra cháy rừng cần đủ ba yếu tố: - Vật liệu cháy: là tất cả những chất có khả năng bén lửa và bốc cháy trong điều kiện có đủ nguồn nhiệt và oxy.
- Oxy: là chất duy trì sự cháy và lấp đầy các khoảng trống giữa vật liệu cháy. Khi nồng độ oxy giảm xuống dưới 15% thì không còn khả năng duy trì sự cháy. Trong hệ sinh thái rừng có sự khác nhau về nồng độ oxy giữa đêm và ngày, trên tán và dưới tán. - Nhiệt (nguồn lửa): là nhiệt độ cần để đốt cháy vật liệu cháy.
Nguồn nhiệt có thể phát sinh do thiên nhiên như sấm sét, núi lửa phun… rất khó khống chế nhưng chiếm tỉ lệ thấp từ 1-5%. Còn lại chủ yếu do các hoạt động của con người tạo ra như đốt ong, đốt nương, đốt lửa sưởi ấm (Phạm Ngọc Hưng, 1994). Nếu thiếu 1 trong 3 nhân tố trên sự cháy không xảy ra, sự kết hợp 3 nhân tố này tạo thành một tam giác lửa (Phạm Ngọc Hưng, 2005). m 6 Nguồn lửa Oxy Vật liệu cháy Hình 1.1: Tam giác lửa Khi đủ ba yếu tố có thể tạo thành đám cháy hay không còn phụ thuộc vào độ ẩm của vật liệu cháy, nếu độ ẩm của vật liệu cháy nhỏ hơn 25% thì khả năng bắt lửa sẽ cao hơn.
Nếu làm giảm hoặc loại bỏ một trong những yếu tố trên thì đám cháy rừng sẽ thu nhỏ hoặc bị dập tắt. Đây là một cơ sở khoa học trong công tác phòng cháy chữa cháy rừng đem lại hiệu quả cao (Phạm Ngọc Hưng (1988), Phạm Ngọc Hưng (2001). Cháy rừng được chia làm 3 loại là: - Cháy lan trên mặt đất: là trường hợp đám cháy xảy ra ở tầng cây bụi cỏ khô trên mặt đất. - Cháy tán rừng: là trường hợp ngọn lửa lan tràn nhanh từ tán cây này sang cây khác, làm cho tán rừng trồng và rừng tự nhiên bị cháy táp lá gây chết một phần hoặc toàn bộ cây rừng.
- Cháy ngầm: là trường hợp xảy ra khi ngon lửa lan chậm dưới mặt đất, trong lớp thảm mục hoặc than bùn (Bế Minh Châu và Cs, 2002). Khi xảy ra cháy rừng có thể xuất hiện cùng lúc 2 đến 3 loại cháy rừng. Tùy theo loại cháy rừng mà ta có thể đưa ra những biệt pháp chữa cháy khác nhau để đem lại hiệu quả cao nhất. Những nghiên cứu về cháy rừng trên thế giới Công tác dự báo cháy rừng trên thế giới đã được tiến hành cách đây hàng trăm năm.
Từ đó đến nay đã có rất nhiều các nhà lâm nghiệp nghiên cứu và đưa ra nhiều phương pháp và ứng dụng khác nhau trong lĩnh vực này mà đến bây giờ thế giới vấn đang sử dụng (dt Bế Minh Châu và Cs, 2002).B Shon 1929 đã đưa ra phương pháp dự báo cháy rừng thông qua việc xác định độ ẩm của từng việc từng thảm mục trong rừng với yếu tố khí tượng thuỷ văn để từ đó đề ra các biện pháp phòng cháy, chữa cháy, từ đó kết luận độ ẩm của từng thảm mục nói lên độ khô hẳn của rừng. Độ khô hẳn càng cao thì khả năng cháy rừng càng lớn (dt Bế Minh Châu và Cs, 2002).V Valentic đã thống kê các vụ cháy rừng và đã xác định được mỗi quan hệ giữa số lượng diện tích rừng bị cháy với số vụ cháy, với 3 chỉ số sau: số ngày không mưa, lượng mưa và tốc độ gió, từ đó ông kết luận: “Cháy rừng bắt nguồn từ những nơi không vệ rừng, rừng gặp khô hạn kéo dài, nguồn vật liệu cháy dần được tăng lên và dẫn đến cháy rừng”.G Nestorop đã đi sâu nghiên cứu các yếu tố khí tượng thuỷ văn và một số khác có ảnh hưởng đến rừng và đề phương pháp dự báo cháy rừng theo phương pháp tổng hợp ông đưa ra biểu thức toán học để đánh giá mức độ nguy hiểm của cháy rừng gồm 3 yếu tố: Nhiệt độ lúc 13 giờ trưa, lương mưa/ngày, độ ẩm không khí, ông đã đưa ra kết luận nơi nào nhiệt độ càng cao, số lượng mưa không kéo dài và độ ẩm không khí càng thấp thì dẫn đến vật liệu cháy càng khô nên sẽ phát sinh cháy rừng. Công thức: Pi = K ∑ T0 13.Dn13 + K: Hệ số điều chỉnh có giá trị 0 và 1 phụ thuộc vào lượng mưa/ngày nếu: a >= 5 mm thì K = 0, nếu a <= 5 mm thì K = 1. + T013: Nhiệt độ không khí tối cao lúc 13 giờ.
+ Dn13: Chênh lệch lúc bão hoà lúc 13 giờ. m 8 Ông đưa ra 5 cấp cháy rừng nguy hiểm, với giá trị P cấp 1: Có giá trị P<300 là nhỏ nhất và cấp lớn nhất là cấp V có giá trị P > 1000. Giá trị P càng cao thì mức độ nguy hiểm, nguy cơ cháy rừng càng lớn. Giá trị P tỷ lệ thuận với nhiệt độ và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ không khí.Stoliartsuk đã tiến hành nghiên cứu áp dụng phương pháp dự báo cháy rừng của Trung tâm khí tượng thủy văn Liên Xô và đề nghị xác định hệ số K theo lượng mưa ngày cụ thể như sau: Bảng 1.1: Hệ số K theo lượng mưa ngày Lượng mưa (mm) 0 0,1-0,9 1-2,9 3-5,9 6-14,9 15-19,9 >20 Hệ số K 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0,1 0 Với hệ số K xác định theo lượng mưa ngày và áp dụng công thức (1.2) tính được chỉ tiêu P, từ đó phân mức nguy hiểm của cháy rừng thành 5 cấp như bảng 2.2: Phân cấp mức độ nguy hiểm của cháy rừng theo chỉ tiêu P Chỉ tiêu tổng hợp Mức độ nguy hiểm Cấp cháy rừng Theo Trung tâm Theo Nesterov của cháy rừng K.v Liên Xô I ≤ 300 ≤ 200 Không nguy hiểm II 301 - 500 201 - 450 Ít nguy hiểm III 501 - 1000 451 - 900 Nguy hiểm IV 1001 - 4000 901 - 2000 Rất nguy hiểm V >4000 >2000 Cực kỳ nguy hiểm Ngoài ra trên thế giới còn áp dụng một số phương pháp khác như: Phương pháp chỉ tiêu khả năng bén lửa của Yanmei (Trung Quốc), phương pháp hệ thống đánh giá mức độ nguy hiểm của cháy rừng (Hoa Kỳ) (dt Trần Văn Mão, 1998).
- Nghiên cứu bản chất của cháy rừng m 9 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 xãy ra khi có mặt đồng thời của 3 yếu tố, hay còn gọi là tam giác cháy: nguồn nhiệt (lửa), 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 cháy, chữa 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 (Phạm Ngọc Hưng, 1994).
Các nhà khoa học phân biệt 3 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 (ngọn cây) 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 xãy ra một hoặc đồng thời 2, 3 loại cháy rừng trên. Tuỳ theo loại cháy rừng mà người ta đưa ra những biện pháp phòng và chữa cháy khác nhau (Brown A. - Nghiên cứu về biện pháp phòng và chữa cháy rừng Thế giới nghiên cứu các biện pháp phòng cháy, chữa cháy rừng chủ yếu hướng vào làm suy giảm các thành phần của tam giác cháy: (1)- Giảm nguồn nhiệt (nguồn lửa) bằng cách 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 vào thời kỳ khô hạn nhất, hoặc đốt có điều khiển theo hướng ngược với hướng lan tràn của đám cháy để cô lập đám cháy. m 10 (3)- Dùng chất dập cháy để giảm nhiệt lượng của đám cháy hoặc ngăn cách vật liệu cháy với ôxy trong không khí (nước, đất, cát, bọt CO2, khí CCl4, hỗn hợp C2H5Br với CO2 v.v…) (Phạm Ngọc Hưng, 1994) - Nghiên cứu về phân vùng trọng điểm cháy rừng Khả năng xuất hiện và mức thiệt hại của cháy rừng thường phụ thuộc chặt chẽ vào đặc điểm của các nhân tố ảnh hưởng quan trọng nhất như đặc điểm khí hậu, thời tiết và đặc điểm các trạng thái rừng. Những khu vực có lượng mưa lớn và phân bố đều hoặc có những trạng thái rừng ẩm thường ít xảy ra cháy rừng. Ngược lại, những khu vực khô hạn, mưa phân bố không đều hoặc có những trạng thái rừng dễ cháy thường xảy ra cháy nhiều hơn.
Vì vậy, để sử dụng hiệu quả các nguồn lực cho phòng cháy chữa cháy rừng, người ta thường căn cứ vào đặc điểm của các nhân tố ảnh hưởng đến cháy rừng để phân chia lãnh thổ thành những khu vực có nguy cơ cháy rừng khác nhau. Người ta sẽ tập trung phòng cháy chữa cháy nhiều hơn vào những vùng có nguy cơ cháy cao và giảm đi ở những vùng có nguy cơ cháy ít hơn. Việc phân chia lãnh thổ thành những vùng khác nhau theo nguy cơ cháy rừng được gọi là phân vùng trọng điểm cháy rừng. Công việc này được thực hiện ở hầu hết các quốc gia.
Cho đến nay có hai phương pháp được áp dụng chủ yếu để phân vùng trọng điểm cháy rừng: phân vùng theo các nguyên nhân ảnh hưởng đến cháy rừng và phân vùng theo thực trạng cháy rừng. Ở phương pháp thứ nhất người ta căn cứ vào đặc điểm phân bố các yếu tố ảnh hưởng đến cháy rừng như khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng và kiểu thảm thực vật để phân vùng trọng điểm cháy.