Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan tài liệu nghiên cứu 1. Cơ sở khoa học vấn đề nghiên cứu Theo tài liệu về quản lý lửa rừng của tổ chức Nông Lương liên Hiệp Quốc (FAO) cháy rừng là: “Sự xuất hiện và lan truyền các đám cháy trong rừng mà không nằm trong sự kiểm soát của con người, gây nên tổn thất nhiều mặt về tài nguyên, của cải và môi trường”. Một phản ứng cháy xảy ra khi đủ các yếu tố: Vật liệu cháy có w<25% (chất bị cháy) Oxy (chất duy trì sự cháy) Nguồn lửa (nguồn nhiệt cháy).
Nguồn lửa gây ra cháy rừng có nhiều nhưng có thể chia ra làm 2 nhóm chính: Lửa do các hiện tượng tự nhiên và lửa do hoạt động của con người. + Nguồn lửa do các hiện tượng tự nhiên gây ra như sấm sét, núi lửa, động đất, v.v… rất khó khống chế. Nguyên nhân này chiếm tỉ lệ thấp 1 - 5% và chỉ xuất hiện trong những điều kiện hết sức thuận lợi cho quá trình phát sinh nguồn lửa tiếp xúc với các vật liệu khô ở trong rừng. + Trong thực tế nguồn lửa gây ra các đám cháy trong rừng là do con người gây nên như từ các hoạt động cố ý hay vô ý như: đốt nương, đốt ong, đốt lửa sưởi ấm … Theo thống kê nguồn lửa gây cháy rừng do hoạt động của con người chiếm trên 90%.
Nếu thiếu 1 trong 3 nhân tố trên quá trình cháy không xảy ra, sự kết hợp 3 nhân tố này tạo thành một tam giác lửa. Mỗi yếu tố trên tạo thành ba cạnh của một tam giác lửa như hình vẽ sau: 5 Nguồn lửa Oxy Vật liệu cháy Hình 1. Tam giác lửa Thiếu một trong ba yếu tố trên đều không xảy ra đám cháy. 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. Cháy rừng được chia làm 3 loại là: - Cháy lan trên mặt đất: Là trường hợp đám cháy xảy ra ở tẩng 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. Khi xảy ra cháy rừng có thể xuất hiên 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 Trên thế giới những nghiên cứu về phòng cháy, chữa cháy rừng đã được bắt đầu vào thế kỷ XX.
Thời kỳ đầu chủ yếu tập trung ở các nước có nền kinh tế và lâm nghiệp phát triển như Mỹ, Nga, Đức, Thụy Điển, Canada, Pháp. Ở những nước này việc xác định mức độ nguy hiểm của cháy rừng từng ngày đã trở thành một phương thức quản lý cháy rừng không thể thiếu được. Hiện nay trong nghiên cứu PCCCR có thể chia ra làm các lĩnh vực chính như sau: - Bản chất của cháy rừng; - Phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng; - Công trình PCCCR; - Phương pháp chữa cháy rừng; - Phương tiện chữa cháy rừng. Các nghiên cứu về bản chất của cháy rừng Ở Mỹ, từ năm 1914, E.
Show đã nghiên cứu và xác định khả năng cháy rừng thông qua việc xác định độ ẩm của lớp thảm mục. Các tác giả đã nhận định rằng độ ẩm của lớp thảm mục thể hiện mức độ khôhạn của rừng. Độ khô hạn càng cao, khả năng xuất hiện cháy rừng càng dễ xảy ra. Các nghiên cứu đã chỉ ra bản chất của 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. Các nhà khoa học phân biệt 3 loại cháy rừng như sau: - 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; 7 - Cháy tán rừng: Là trường hợp lửa lan tràn nhanh từ tán cây này sang tán cây khác; - 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 mà người ta đưa ra những biện pháp phòng và chữa cháy khác nhau (Brown A. Heikkila; Roy Gronquist; Mike Jurvelius, 2007).
Những 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: Đốt nương rẫy, săn bắn, du lịch, nấu ăn… 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.
Các nghiên cứu về phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng Với nghiên cứu về bản chất của cháy rừng nói trên thì các phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng (DBNCCR) 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). Ở một số nước khi DBNCCR ngoài yếu tố khí tượng còn căn cứ vào một số yếu tố khác. Ở Đức và Mỹ sử dụng thêm độ ẩm của vật liệu cháy, ở Pháp tính thêm lượng nước hữu hiệu trong đất và độ ẩm của vật liệu 8 cháy, ở Trung Quốc có bổ sung thêm cả tốc độ gió (Vg), số ngày không mưa và lượng bão hòa (Lbh). 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. 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). Các phương pháp DBNCCR ở mỗi nước trên thế giới có nhiều điểm tương đồng, nhưng hiện nay vẫn chưa có phương pháp mang tính quy chuẩn áp dụng chung cho thế giới. Vì vậy, hiệu quả của công tác DBNCCR vẫn còn hạn chế ngay ở các nước phát triển.
Các nghiên cứu về công trình phòng cháy rừng Gronquist R., (1993), những nghiên cứu đã chỉ ra sự hiệu quả của các công trình PCR là các đường băng cản lửa, các vành đai cây xanh và hệ thống kênh mương ngăn cản 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 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). Các nghiên cứu về biện pháp phòng cháy, chữa cháy rừng Các biện pháp phòng cháy, chữa cháy rừng được nghiên cứu chủ yếu hiện nay là hướng vào làm suy giảm 3 thành phần của tam giác lửa: - Giảm nguồn lửa: Quản lý chặt chẽ sử dụng lửa trong rừng, tuyên truyền vận động tăng cường ý thức của người dân trong sử dụng lửa, chặt phát băng ngăn lửa cháy lan. - Đốt trước một phần vật liệu cháy: Thu gom, đốt trước vật liệu cháy trong rừng để giảm khối lượng vật liệu cháy hoặc đốt đón cháy( đốt ngược hướng 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 ở nhiều nước: 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. Từ thập kỷ 70 của thế kỷ XX đến nay, có một số nước: 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.