Nghiên cứu tuyển chọn máy bơm nước để chữa cháy rừng

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hay nghiên cứu tuyển chọn máy bơm nước để chữa cháy rừng, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn thiện trong lĩnh vực .

• Tác giả: Hoàng Văn Thắng
• Người hướng dẫn: TS. Đinh Ngọc Tuấn
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp
• Đề tài: Nghiên cứu tuyển chọn máy bơm nước để chữa cháy rừng
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về tình hình sử dụng thiết bị chữa cháy rừng
• 1.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu về lựa chọn thiết bị trong nông lâm nhiệp
• 1.2.1. Tổng quan về các công trình nghiên cứu lựa chọn thiết bị phục vụ trong lĩnh vực nông lâm nghiệp trên thế giới

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu máy bơm nước chữa cháy rừng hiệu quả

Nghiên cứu máy bơm nước chữa cháy rừng là một lĩnh vực quan trọng trong công tác phòng cháy chữa cháy (PCCCR). Rừng không chỉ là nguồn tài nguyên quý giá mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, tình trạng cháy rừng ngày càng gia tăng, đòi hỏi cần có những giải pháp hiệu quả để ứng phó. Việc lựa chọn máy bơm nước phù hợp sẽ giúp nâng cao hiệu quả chữa cháy, giảm thiểu thiệt hại do cháy rừng gây ra.

1.1. Tình hình cháy rừng và tác động đến môi trường

Cháy rừng gây ra nhiều thiệt hại về kinh tế và môi trường. Theo thống kê, hàng năm có hàng trăm vụ cháy rừng xảy ra, làm mất hàng ngàn ha rừng. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến đa dạng sinh học mà còn làm gia tăng biến đổi khí hậu. Việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ chữa cháy hiệu quả là cần thiết.

1.2. Vai trò của máy bơm nước trong chữa cháy rừng

Máy bơm nước đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho công tác chữa cháy. Các loại máy bơm hiện nay cần được nghiên cứu để đảm bảo hiệu quả sử dụng, đặc biệt trong điều kiện địa hình phức tạp. Việc lựa chọn máy bơm phù hợp sẽ giúp tăng cường khả năng dập lửa và giảm thiểu thiệt hại.

II. Những thách thức trong việc sử dụng máy bơm nước chữa cháy rừng

Mặc dù đã có nhiều thiết bị chữa cháy được trang bị, nhưng hiệu quả sử dụng vẫn chưa cao. Nhiều máy bơm không phù hợp với điều kiện địa hình và khí hậu Việt Nam. Việc sử dụng các công cụ thô sơ vẫn còn phổ biến, dẫn đến năng suất dập lửa thấp và tốn nhiều nhân lực.

2.1. Hạn chế của các thiết bị chữa cháy hiện tại

Nhiều thiết bị chữa cháy hiện tại không đáp ứng được yêu cầu thực tế. Máy bơm nước nặng, khó di chuyển, đặc biệt ở những khu vực địa hình dốc. Điều này làm giảm hiệu quả chữa cháy và tăng chi phí nhân lực.

2.2. Tác động của biến đổi khí hậu đến cháy rừng

Biến đổi khí hậu làm gia tăng nguy cơ cháy rừng. Thời tiết khô hạn kéo dài khiến cho các khu rừng dễ bị cháy hơn. Điều này đặt ra thách thức lớn cho công tác PCCCR, yêu cầu cần có những giải pháp hiệu quả hơn.

III. Phương pháp lựa chọn máy bơm nước chữa cháy rừng hiệu quả

Việc lựa chọn máy bơm nước phù hợp cho công tác chữa cháy rừng cần dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau. Các tiêu chí này bao gồm công suất, khả năng di động, và độ bền của thiết bị. Nghiên cứu cần tập trung vào việc xây dựng các hàm chỉ tiêu để lựa chọn máy bơm hiệu quả.

3.1. Tiêu chí lựa chọn máy bơm nước

Các tiêu chí lựa chọn máy bơm nước bao gồm công suất, lưu lượng nước, và khả năng di động. Việc xác định các tiêu chí này sẽ giúp tìm ra loại máy bơm phù hợp nhất cho công tác chữa cháy rừng.

3.2. Phân tích ưu nhược điểm của các loại máy bơm

Cần phân tích ưu nhược điểm của các loại máy bơm nước hiện có trên thị trường. Việc này sẽ giúp xác định loại máy nào có hiệu quả nhất trong việc chữa cháy rừng, từ đó đưa ra quyết định đầu tư hợp lý.

IV. Ứng dụng thực tiễn của máy bơm nước trong chữa cháy rừng

Máy bơm nước đã được ứng dụng trong nhiều vụ chữa cháy rừng, tuy nhiên hiệu quả vẫn chưa đạt yêu cầu. Cần có những nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá khả năng hoạt động của máy bơm trong các điều kiện khác nhau.

4.1. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy một số loại máy bơm nước có hiệu quả cao trong việc dập lửa. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện khả năng di động và áp lực nước của máy bơm.

4.2. Các mô hình ứng dụng máy bơm nước

Cần phát triển các mô hình ứng dụng máy bơm nước trong chữa cháy rừng. Việc này sẽ giúp nâng cao hiệu quả chữa cháy và giảm thiểu thiệt hại do cháy rừng gây ra.

V. Kết luận và hướng phát triển trong nghiên cứu máy bơm nước chữa cháy rừng

Nghiên cứu máy bơm nước chữa cháy rừng là một lĩnh vực cần thiết và cấp bách. Cần có những giải pháp đồng bộ để nâng cao hiệu quả chữa cháy, từ việc lựa chọn thiết bị đến đào tạo nhân lực. Hướng phát triển trong tương lai cần tập trung vào việc cải tiến công nghệ và nâng cao năng lực cho lực lượng PCCCR.

5.1. Tương lai của công nghệ chữa cháy rừng

Công nghệ chữa cháy rừng cần được cải tiến để đáp ứng yêu cầu thực tiễn. Việc nghiên cứu và phát triển các loại máy bơm mới sẽ giúp nâng cao hiệu quả chữa cháy.

5.2. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả chữa cháy

Cần có các giải pháp đồng bộ từ chính sách đến công nghệ để nâng cao hiệu quả chữa cháy rừng. Việc này sẽ giúp bảo vệ tài nguyên rừng và môi trường sống.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Rừng tràm tại Việt Nam có diện tích khoảng 500.000 ha, tập trung chủ yếu tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long, giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong việc bảo vệ môi trường sinh thái, bảo tồn đa dạng sinh học và phòng chống biến đổi khí hậu. Điển hình như Vườn quốc gia U Minh Thượng với diện tích hơn 9.000 ha và Vườn quốc gia U Minh Hạ khoảng 7.000 ha là các khu dự trữ sinh quyển trọng yếu. Tuy nhiên, nguy cơ cháy rừng tại đây luôn ở mức báo động trong mùa khô kéo dài từ 4 đến 5 tháng. Vụ cháy lịch sử năm 2002 tại U Minh Thượng đã thiêu rụi 2.600 ha rừng tràm tự nhiên, kéo dài 28 ngày và đòi hỏi lực lượng liên ngành từ 11 tỉnh thành tham gia dập lửa. Thiệt hại kinh tế ước tính từ 70 đến 100 triệu đồng cho mỗi hecta rừng bị cháy, chưa kể những tổn thất môi trường không thể phục hồi.

Nhằm đối phó với tình hình trên, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt Đề án nâng cao năng lực phòng cháy chữa cháy rừng giai đoạn 2007-2010 theo Quyết định số 02/2007/QĐ-TTg, trang bị 300 máy bơm chuyên dụng, 600 máy thổi gió, 300 máy cắt thực bì cùng nhiều phương tiện cơ giới cho lực lượng Kiểm lâm. Dù vậy, công tác chữa cháy trên thực địa gặp nhiều khó khăn do thiếu nghiên cứu tuyển chọn thiết bị thích hợp: nhiều máy bơm có trọng lượng lên tới 102 kg gây cản trở di chuyển, hoặc áp lực bơm không đủ đẩy nước qua đường ống dài trên 300 mét. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật của tác giả Hoàng Văn Thắng thực hiện năm 2012 tại Trường Đại học Lâm nghiệp nhằm xây dựng cơ sở khoa học và giải bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu để tuyển chọn dòng máy bơm nước chữa cháy có hiệu quả kỹ thuật và kinh tế cao nhất cho hệ sinh thái rừng tràm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng đồng bộ hai nền tảng lý thuyết chủ đạo: Lý thuyết tối ưu hóa đa mục tiêu trong công nghiệp rừng và Lý thuyết thủy lực - cơ giới hóa nông lâm nghiệp. Trong bài toán cơ giới hóa lâm nghiệp, quá trình chọn máy không thể chỉ dựa vào một chỉ tiêu đơn lẻ mà phải tích hợp giữa công suất làm việc, tổn thất cột áp dọc đường dẫn và chi phí vận hành trọn vòng đời. Mô hình nghiên cứu xác lập mối quan hệ tương hỗ giữa ba đại lượng mục tiêu độc lập: Lưu lượng nước phun tại đầu lăng, Áp lực cột nước cuối đường ống dẫn và Lợi nhuận kinh tế quy đổi theo vòng đời thiết bị.

Các khái niệm then chốt được chuẩn hóa bao gồm:

1. Lưu lượng bơm: Thể tích nước cấp trong một đơn vị thời gian qua hệ thống lăng phun để dập tắt ngọn lửa bề mặt và thẩm thấu sâu xuống lớp than bùn.
2. Áp lực cuối đường ống: Áp suất thủy tĩnh và động năng dòng chảy đo tại vị trí lăng phun sau khi đã trừ đi tổn thất ma sát và độ chênh cao địa hình.
3. Hiệu quả dập lửa: Diện tích đám cháy được dập tắt hoàn toàn tính trên một đơn vị thời gian làm việc chuẩn.
4. Chi phí sản xuất ca máy: Toàn bộ chi phí nhiên liệu, khấu hao thiết bị, bảo dưỡng định kỳ và nhân công vận hành trong một ca dập lửa 8 giờ.
5. Lợi nhuận đời máy: Giá trị kinh tế tích lũy sau khi trừ chi phí vận hành và lãi suất vốn vay đầu tư trong toàn bộ thời hạn phục vụ của máy.

Phương pháp nghiên cứu

Luận văn tiến hành khảo sát và chọn mẫu thực nghiệm có chủ đích với cỡ mẫu gồm 5 mẫu máy bơm chữa cháy động cơ xăng phổ biến trên thị trường: Tohatsu V30 (24 kW), Tohatsu V52 (30 kW), Tohatsu V66 (33 kW), Rabbit P445 (36 kW) và Rabbit P555 (42 kW). Phương pháp chọn mẫu có chủ đích được áp dụng vì các dòng máy này đại diện cho các dải công suất từ 24 kW đến 42 kW, có xuất xứ từ Nhật Bản, hiện đang được các đơn vị Kiểm lâm và Phòng cháy chữa cháy nhập khẩu, sử dụng rộng rãi.

Quy trình thu thập dữ liệu kết hợp thực địa và phòng thí nghiệm trong mốc thời gian 2011 - 2012:

• Nguồn dữ liệu điều tra thực địa: Thu thập tại 7 ô tiêu chuẩn đại diện ở Vườn quốc gia U Minh Thượng để định lượng đặc tính vật liệu cháy, bao gồm thảm tươi trung bình 26,279 tấn/ha và thảm khô tích lũy 21,9 tấn/ha; khảo sát hệ thống kênh mương rộng 5m, sâu 2m với cự ly giữa các kênh từ 2 đến 6 km.
• Nguồn dữ liệu thực nghiệm kỹ thuật: Khảo nghiệm độc lập tại Trung tâm thực nghiệm chữa cháy - Trường Đại học Phòng cháy chữa cháy nhằm đo đạc chính xác lưu lượng, áp lực nước qua các chiều dài ống dẫn từ 100m đến 300m, mức tiêu hao nhiên liệu và tốc độ dập lửa.
• Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý sai số thực nghiệm, kết hợp phương pháp hàm trọng lượng và nhân tử Lagrange nhằm giải bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu. Lý do lựa chọn phương pháp này là khả năng lượng hóa đồng thời các biến số kỹ thuật và kinh tế có chiều hướng mâu thuẫn (ví dụ: công suất cao thì lưu lượng lớn nhưng trọng lượng nặng và chi phí đầu tư lớn), từ đó đưa ra kết quả lựa chọn khách quan, chính xác.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, đặc điểm vật liệu cháy tại rừng tràm tạo nên nguy cơ cháy ngầm cực kỳ nghiêm trọng. Số liệu đo đạc tại 7 ô tiêu chuẩn cho thấy khối lượng thảm khô dưới tán rừng tự nhiên đạt trung bình 21,9 tấn/ha, với giá trị cao nhất lên tới 35,5 tấn/ha và bề dày trung bình 21,2 cm. Con số này vượt ngưỡng nguy hiểm quy chuẩn (10 tấn/ha) từ 2,19 đến 3,55 lần. Bên cạnh đó, thảm tươi chiếm sinh khối 26,279 tấn/ha với độ che phủ bình quân 73%, tạo nguồn nhiệt năng khổng lồ khi độ ẩm thực bì hạ xuống mức 15 - 20% trong mùa nắng nóng 35 - 38°C.

Thứ hai, kết quả khảo nghiệm 5 dòng máy bơm chỉ ra sự khác biệt rõ rệt về hiệu năng cơ học và tính cơ động:

• Máy Tohatsu V52 (công suất 30 kW, khối lượng 85 kg) đạt áp lực đỉnh 11 kg/cm² và lưu lượng 60 m³/h tại 4.500 vòng/phút, trang bị hệ thống pha nhớt tự động giúp bảo vệ động cơ 2 kỳ.
• Máy Tohatsu V66 (công suất 33 kW, khối lượng 87 kg) đạt lưu lượng 65 m³/h nhưng áp lực cực đại chỉ đạt 10 kg/cm² tại 4.000 vòng/phút với giá đầu tư 130 triệu đồng.
• Máy Rabbit P445 (công suất 36 kW) có lợi thế vượt trội về khối lượng chỉ 78 kg (nhẹ hơn Tohatsu V66 khoảng 10,3%), tạo lưu lượng 60 m³/h, áp lực 10 kg/cm² với chi phí đầu tư 120 triệu đồng.
• Máy Rabbit P555 có công suất cao nhất (42 kW) cho lưu lượng 65 m³/h nhưng khối lượng lên đến 105 kg, gây trở ngại lớn cho việc di chuyển thủ công.

Thứ ba, giải thuật tối ưu hóa đa mục tiêu xác định dòng máy công suất từ 30 kW đến 36 kW là phân khúc đạt điểm cân bằng tối ưu nhất. Các dòng máy công suất dưới 24 kW không đảm bảo áp lực khi truyền nước qua đường ống 300m, trong khi dòng máy trên 42 kW có trọng lượng trên 100 kg làm tăng thời gian triển khai đội hình chữa cháy lên hơn 40%.

Thảo luận kết quả

Khi truyền dẫn nước qua hệ thống ống mềm dài từ 100 đến 300 mét, hiện tượng tổn thất thủy lực dọc đường và trở lực cục bộ làm suy giảm từ 30% đến 45% lưu lượng nước thực tế tại đầu lăng phun. Nếu máy bơm chỉ đạt áp lực ban đầu dưới 9 kg/cm² (như dòng Tohatsu V30), áp lực nước tại đầu vòi phun ở khoảng cách 300 mét chỉ còn dưới 2,5 kg/cm², không đủ sức đẩy cột nước cao quá 10 mét để dập tàn lửa trên ngọn cây tràm cao 12 - 15 mét cũng như không thể xói sâu vào lớp than bùn dày trên 20 cm.

Dữ liệu nghiên cứu có thể được biểu diễn trực quan qua đồ thị đường cong đặc tính Thủy lực - Cự ly dẫn nước: trục tung thể hiện áp lực cuối lăng (kg/cm²) và lưu lượng thực tế (m³/h), trục hoành thể hiện chiều dài đường ống (100m - 200m - 300m). Đồ thị này minh chứng rõ nét độ dốc suy giảm áp suất của dòng máy 24 kW so với sự duy trì ổn định của dòng máy 30 - 36 kW. Đồng thời, bảng ma trận phân tích đa tiêu chí kỹ thuật - kinh tế thể hiện rõ điểm hòa vốn và hệ số hoàn vốn đầu tư của từng dòng máy dựa trên tuổi thọ động cơ.

So sánh với các nghiên cứu của các tác giả trước đây tại Trường Đại học Lâm nghiệp vốn tập trung vào máy thổi gió hoặc máy cưa xăng tạo băng cản lửa, việc định lượng hóa năng lực máy bơm chuyên dụng giải quyết triệt để bài toán đặc thù cho vùng ngập nước có hệ thống kênh rạch dày đặc như U Minh. Việc chọn máy Tohatsu V52 hoặc Rabbit P445 giúp tăng 35% tốc độ khống chế chu vi đám cháy so với các phương tiện thủ công, đồng thời giảm 50% số lượng nhân công khiêng vác máy.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Chuẩn hóa danh mục kỹ thuật mua sắm thiết bị PCCCR: Cục Kiểm lâm và Chi cục Kiểm lâm các tỉnh Tây Nam Bộ cần ban hành bộ tiêu chuẩn kỹ thuật ưu tiên chọn mua các dòng máy bơm chữa cháy có dải công suất từ 30 kW đến 36 kW, áp lực đẩy ban đầu tối thiểu 10 kg/cm², lưu lượng không dưới 60 m³/h và trọng lượng thân máy dưới 85 kg nhằm đảm bảo tính cơ động trên kênh rạch.
2. Quy hoạch hệ thống cấp nước cơ động trên kênh mương: Ban quản lý các Vườn quốc gia U Minh Thượng và U Minh Hạ cần thiết lập các cụm giá đỡ chuyên dụng hoặc phao nổi cố định trên mạng lưới kênh rộng 5m, bố trí các điểm tiếp nước cơ động với cự ly bình quân 1,5 km/trạm trước mùa khô hàng năm, giúp giảm thời gian tiếp cận nguồn nước xuống dưới 15 phút.
3. Đào tạo kỹ năng vận hành và bảo dưỡng động cơ hai kỳ: Tổ chức 100% các lớp tập huấn định kỳ trước mùa khô cho lực lượng kiểm lâm và đội phòng cháy cơ sở về quy trình pha chế nhiên liệu - dầu nhớt đúng tỷ lệ kỹ thuật đối với máy 2 kỳ, quy trình xả e hút chân không tự động để tăng tuổi thọ thiết bị lên trên 8 năm làm việc.
4. Trang bị đồng bộ hệ thống đường ống và lăng phun tiết kiệm áp: Thay thế toàn bộ các loại ống dẫn nước cũ bằng ống tráng cao su chịu áp lực cao trên 16 bar, kết hợp lăng phun đa năng có khả năng điều chỉnh tia nước từ dạng thẳng sang dạng sương mịn, giúp giảm 25% lượng nước tiêu hao và nâng cao khả năng dập tàn than bùn ngầm. Lộ trình thực hiện hoàn thành trong giai đoạn 2013-2015 do các Chi cục Kiểm lâm địa phương chủ trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cán bộ quản lý và hoạch định chính sách tại Cục Kiểm lâm: Nắm vững cơ sở khoa học và các hàm mục tiêu tối ưu để xây dựng định mức trang thiết bị, lập dự toán ngân sách đấu thầu mua sắm máy móc chữa cháy rừng cấp quốc gia và địa phương.
2. Ban quản lý Vườn quốc gia và các Công ty Lâm nghiệp vùng ngập nước: Ứng dụng mô hình lựa chọn máy bơm phù hợp với điều kiện kênh rạch thực tế tại đơn vị, tối ưu hóa phương án bố trí lực lượng tác chiến cơ động trong mùa khô hanh.
3. Kỹ sư cơ khí động lực và các nhà sản xuất máy nông lâm nghiệp: Tham khảo các thông số thủy lực, áp lực đầu vòi và điều kiện vận hành khắc nghiệt tại rừng tràm để nghiên cứu cải tiến kết cấu khung vỏ nhẹ, hệ thống mồi chân không tự động và giảm độ ồn động cơ.
4. Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Lâm nghiệp - PCCC: Sử dụng làm tài liệu tham khảo chuyên sâu về phương pháp luận giải bài toán tối ưu hóa thiết bị lâm nghiệp, kỹ thuật điều tra vật liệu cháy và công nghệ chữa cháy rừng ngập nước.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao máy bơm nước lại là thiết bị chữa cháy hiệu quả nhất cho rừng tràm?

Rừng tràm có đặc thù địa hình bằng phẳng, mạng lưới kênh mương phân bố dày đặc với khoảng cách giữa các kênh chỉ 2 đến 6 km và luôn có sẵn nguồn nước sâu 1,5 - 2m. Do đó, sử dụng máy bơm đặt trên xuồng hoặc bờ kênh kết hợp đường ống dẫn là giải pháp dập lửa tối ưu nhất, vượt trội hoàn toàn so với máy thổi gió hay dụng cụ thủ công.

Khối lượng vật liệu cháy ở rừng tràm U Minh nguy hiểm như thế nào?

Số liệu điều tra thực địa cho thấy lượng thảm khô tích lũy trung bình 21,9 tấn/ha (nơi cao nhất đạt 35,5 tấn/ha), gấp 2 đến 3,5 lần mức quy chuẩn nguy hiểm (10 tấn/ha). Cùng với lớp than bùn dày và thảm tươi 26,279 tấn/ha, khi bùng phát cháy sẽ tạo ra nền nhiệt rất cao và có nguy cơ cháy ngầm âm ỉ kéo dài nhiều tuần.

Vì sao không nên sử dụng các loại máy bơm công suất quá lớn trên 42 kW?

Các dòng máy có công suất trên 42 kW như Rabbit P555 thường có trọng lượng vượt quá 105 kg. Ở điều kiện thực địa rừng ngập nước sình lầy, việc di chuyển máy bơm đòi hỏi từ 8 đến 10 người khiêng vác, làm giảm đáng kể tính cơ động và kéo dài thời gian tiếp cận dập tắt đám cháy ban đầu.

Tiêu chí kỹ thuật nào quan trọng nhất khi chọn máy bơm chữa cháy rừng?

Hai tiêu chí kỹ thuật quyết định là lưu lượng nước (đạt từ 60 m³/h trở lên) và áp lực bơm (đạt từ 10 đến 11 kg/cm²). Áp lực cao đảm bảo bù đắp tổn thất áp suất khi truyền tải nước đi xa từ 100m đến 300m qua đường ống và duy trì cột nước đủ mạnh để dập tắt lửa trên ngọn cây cao 15 mét.

Việc lựa chọn đúng loại máy bơm mang lại lợi ích kinh tế như thế nào?

Mỗi hecta rừng tràm bị cháy gây thiệt hại trực tiếp từ 70 đến 100 triệu đồng. Việc trang bị máy bơm tối ưu với chi phí đầu tư hợp lý (120 - 170 triệu đồng/máy) giúp lực lượng chức năng khống chế đám cháy kịp thời, bảo vệ hàng ngàn hecta rừng nguyên sinh và tiết kiệm hàng tỷ đồng chi phí cứu hộ mỗi năm.

Kết luận

• Luận văn đã xác lập thành công cơ sở lý luận khoa học và phương pháp giải bài toán tối ưu hóa đa mục tiêu để tuyển chọn thiết bị cơ giới hóa chữa cháy rừng tràm.
• Kết quả khảo sát thực địa làm sáng tỏ đặc tính vật liệu cháy nguy hiểm tại U Minh với thảm khô trung bình 21,9 tấn/ha và sinh khối thảm tươi 26,279 tấn/ha.
• Nghiên cứu thực nghiệm 5 mẫu máy khẳng định dòng máy bơm công suất 30 - 36 kW, áp lực 10 - 11 kg/cm², trọng lượng dưới 85 kg (như Tohatsu V52, Rabbit P445) đạt hiệu quả kỹ thuật và kinh tế tối ưu nhất.
• Đề xuất 4 nhóm giải pháp mang tính khả thi cao về quy chuẩn mua sắm, nâng cấp mạng lưới cấp nước kênh mương và quy trình vận hành bảo dưỡng cho lực lượng Kiểm lâm giai đoạn 2013-2015.
• Đề tài là tài liệu tham khảo giá trị cho các nhà quản lý lâm nghiệp và kỹ sư cơ khí; các đơn vị quản lý rừng cần khẩn trương áp dụng bộ tiêu chí tối ưu này vào công tác mua sắm thực tế nhằm nâng cao năng lực bảo vệ tài nguyên rừng bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về tình hình sử dụng thiết bị chữa cháy rừng 1. Các thiết bị chữa cháy rừng hiện đang sử dụng tại một số tỉnh Theo quyết định số 02/2007/QĐ-TTg ngày 02/1/2007 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt đề án Nâng cao năng lực PCCCR cho lực lượng Kiểm lâm giai đoạn 2007-2010, Cục Kiểm lâm đã trang bị các thiết bị phòng cháy chứa cháy rừng gồm: máy thổi gió, máy phát thực bì, máy cưa xăng, máy bơm nước, xe ôtô bán tải, cho một số chi cục kiểm lâm trong cả nước ở bảng 1.1: Tổng hợp số lượng các loại thiết bị trang bị cho lực lượng Kiểm lâm trong toàn quốc Số lượng phương Đơn vị tiện, thiết bị STT Loại phương tiện, thiết bị tính Tổng TW ĐP số 1 Ô tô chữa cháy chuyên dụng Chiếc 20 8 12 2 Ô tô chuyên chở người và thiết bị Chiếc 60 13 47 3 Ô tô tuần tra, chữa cháy rừng chuyên dụng Chiếc 200 16 184 4 Mô tô tuần tra Chiếc 200 23 177 5 Xuồng máy Chiếc 22 4 18 6 Bồn chứa nước Chiếc 250 30 220 7 Máy bơm chuyên dụng Chiếc 300 60 240 8 Máy bơm trạm Chiếc 03 3 9 Máy cắt thực bì Chiếc 300 60 240 10 Máy thổi gió (đeo vai và xách tay) Chiếc 600 200 400 11 Máy cưa xăng Chiếc 230 30 200 12 Bình chữa cháy đeo vai Chiếc 1000 200 800 13 Bảo hộ chữa cháy chuyên dụng Chiếc 200 40 160 14 Hệ thống thông tin Bộ 61 15 46 15 Chòi quan sát lửa rừng Bộ 250 35 215 16 Lều bạt cơ động Bộ 120 15 105 17 Trạm dự báo và phát hiện cháy rừng Trạm 30 13 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 6 Với số lượng thiết bị trên phục vụ cho công tác PCCCR còn hạn chế, không đáp ứng được yêu cầu, chính vì thế trong tương lai cần được trang bị thêm các thiết bị cho công tác PCCCR. a) Các thiết bị chữa cháy rừng thủ công (vỉ dập lửa, bàn dập lửa…) - Các thiết bị chữa cháy rừng thủ công (vỉ dập lửa, bàn dập lửa,…).

Hiện nay, ở Việt Nam việc chữa cháy rừng ở những nơi có độ dốc lớn chủ yếu bằng thủ công dùng cành cây dập, vỉ dập lửa, cào cuốc ( hình 1. Đây là thiết bị đơn giản, rẻ tiền, dễ mang vác, di chuyển ở nơi có địa hình phức tạp. Đối với những đám cháy nhỏ, mới bắt đầu cháy thì dụng cụ này có khả năng dập tắt được. Song đây là dụng cụ chữa cháy thủ công, thô sơ nên có nhiều hạn chế: tốn sức lực, tốn nhiều công lao động, năng suất và khả năng dập lửa thấp, không chữa được đám cháy lớn.

Với những nhược điểm của các công cụ chữa cháy thủ công như trên, nên mục tiêu của luận văn là lựa chọn được thiết bị chữa cháy rừng cơ giới để thay thế dụng cụ chữa cháy thủ công, phục vụ cho công tác phòng cháy, chữa cháy rừng trên địa bàn. Dụng cụ chữa cháy rừng thủ công được trang bị cho lực lượng Kiểm lâm. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2: Dùng cào, cuốc để dập lửa. b)Máy chữa cháy bằng sức gió Hiện nay, Kiểm lâm đã được trang bị một số máy thổi gió của hãng ZENOAH EB6200.

Ưu điểm của thiết bị này là gọn nhẹ, dễ sử dụng ở nơi có độ dốc lớn. với số lượng được trang bị trên còn quá ít, trong tương lai cần phải trang bị thêm.3: Máy thổi gió Zenoah EB6200 trang bị cho các Hạt Kiểm lâm c)Máy bơm nước Loại máy này được nhập của nước ngoài về để chữa cháy rừng. Thiết bị LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 8 này gồm động cơ xăng 2 kì công suất từ 2040kW, cùng với hệ thống bơm, ống dẫn. Khi di chuyển cần khoảng 6 đến 10 người khiêng, chiều dài ống bơm khoảng 300m, thiết bị này có thể chữa cháy trên tán cây, cháy ngầm, hiệu quả dập tắt đám cháy rất cao.

Nhược điểm lớn nhất là phụ thuộc nguồn nước, khả năng di dộng thấp. Thiết bị này sử dụng ở rừng ngập nước, nơi gần nguồn nước là rất tốt. Để thiết bị áp dụng có hiệu quả thì phải nghiên cứu nâng cao khả năng di động của máy và không phụ thuộc vào nguồn nước. Lực lượng Kiểm lâm các tỉnh được trang bị nhiều máy bơm nước thuộc hãng TOHATSU VC82AES.

Loại máy bơm nước này chạy bằng động cơ xăng 2 kỳ công suất từ 40,5 Kw. Chiều dài ống dẫn 100300m, lưu lượng 50 m3/h. Tuy nhiên theo số liệu thống kê số vụ cháy rừng xảy ra thường tập trung chủ yếu nơi có địa hình dốc, không có đường giao thông đi lại, đặc biệt xa nguồn ước nên sử dụng máy bơm nước vào công tác chữa cháy rừng còn hạn chế, cần phải nghiên cứu lựa chọn ra loại máy bơm phù hợp với điều kiện địa hình.4: Diễn tập máy bơm nước Tohatsu PCCCR tỉnh Hòa Bình năm 2011 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 9 Việc nghiên cứu lựa chọn máy bơm nước chữa cháy rừng tràm còn rất hạn chế, nhưng do yêu cầu thực tế chữa cháy các đơn vị quản lý, bảo vệ rừng đã sử dụng bơm nước để chữa cháy. Loại máy bơm nước này chạy bằng động cơ xăng 2 kỳ công suất từ 25 40 Kw.

Chiều dài ống dẫn 100300m, lưu lượng 4060m3 /h. Toàn bộ thiết bị được đặt lên xuồng hoặc đặt lên phao khi di chuyển dùng người kéo hoặc xuồng kéo (hình1. Thiết bị này chữa cháy rừng tràm trồng nơi gần kênh dẫn nước rất có hiệu quả. Hạn chế của thiết bị này là chiều dài ống dẫn ngắn nên không tiếp cận được những đám cháy ở xa bờ kênh.

Đối với đám cháy rừng Tràm tự nhiên chiều cao ngọn lửa lớn, tốc độ lan tràn ngọn lửa nhanh, cháy trên tán cây, cháy ngầm dưới đất thì thiết bị này chữa không hiệu quả. Đối với chữa cháy than bùn phải có thiết bị đào rãnh để ngăn cách lớp than đã cháy và lớp than chưa cháy, hiện nay chưa có thiết bị chuyên dụng đào rãnh chữa cháy ngầm [9].5: Máy bơm nước được trang bị cho Kiểm lâm Cà Mau sử dụng để chữa cháy rừng Tràm d) Các thiết bị tạo băng cách ly Thiết bị tạo băng cách ly đám cháy dùng 2 loại: máy cưa xăng và máy phát thực bì. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 10 - Đối với cưa xăng: hiện nay kiểm lâm đang sử dụng rất nhiều hãng cưa xăng , chủ yếu để khai thác rừng trồng (keo, bương luồng). Chủ yếu tập trung vào các hãng cưa: Husqvarna, Stihl, Echo, Dolmar.

Có công suất chủ yếu giao động ở: 2,8 đến 3,4 KW. Trên địa bàn cả nước ước tính có khoảng trên 0,5 triệu chiếc cưa xăng các loại.6: Cưa xăng zenoah trang bị cho kiểm lâm - Đối với máy phát thực bì cầm tay: Trong công nghệ chữa cháy rừng khi phải làm băng cản lửa ngoài sử dụng cưa xăng để tiến hành chặt hạ các cây có đường kính lớn thì còn phải sử dụng máy phát thực bì phát dọn dây leo bụi rậm, cây có đường kính < 4 cm để tạo ra băng trắng. Theo thống kê số lượng máy phát thực bì được trang bị trong ngành kiểm lâm rất lớn. Việc đưa máy phát thực bì vào các công việc liên quan đến lâm nghiệp: phát vệ sinh rừng, phát trồng rừng, phát băng cách ly cản lửa còn rất ít.Hiện nay có rất nhiều loại máy của các hãng sản xuất khác nhau.

Chủ yếu tập trung ở các hãng sau: Husquavana; Stihl; Honda; Echo; Makita; Hitachi,… Loại máy phát thực bì được trang bị nhiều nhất là của hãng Zenoah, công suất 1,5kw LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.7: Máy phát thực bì Thiết bị làm băng cách ly bằng máy kéo Để tạo băng trắng cản lửa một số nơi đã sử dụng máy cày chảo để cày lật đất tạo ra băng cách ly, thiết bị này không cắt được cây, nên kích thước băng, chất lượng băng không đạt yêu cầu, nên đám cháy vẫn có thể vượt qua được.8: Máy cày chảo làm băng cách ly đám cháy e) Xe ô tô chữa cháy rừng Một số đơn vị chữa cháy rừng đang sử dụng xe chữa cháy rừng do Công ty cơ khí ôtô xe máy Thanh Xuân cải tiến từ xe UAZ, xe tải IZUZU (hình 1.10), thiết bị này bao gồm hệ thống téc nước, bơm nước đặt trên thùng xe. Khi có đám cháy xảy LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 12 ra xe chạy đến nơi có đám cháy, dùng hệ thống bơm nước từ téc nước để chữa cháy. Nhược điểm của thiết bị này là không tiếp cận được với những đám cháy ở vùng sâu vùng xa, nơi không có đường giao thông. Công ty cơ khí Vinapro Khu Công nghiệp Biên Hòa, Đồng Nai đã thiết kế, chế tạo thiết bị chữa cháy gồm hệ thống bơm, téc nước, ống dẫn nước, nguồn động lực là xe công nông, thiết bị này chế tạo ra không sử dụng được vì khả năng di chuyển và ổn định của xe thấp nên không hoạt động được ở điều kiện địa hình rừng không có đường.9: Xe «t« ch÷a ch¸y rõng ®-îc c¶i tiÕn tõ xe Uo¸t Hình 1.10: Xe ôtô chữa cháy rừng được cải tiến từ xe tải IZUZU LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Những tồn tại của các thiết bị chữa cháy rừng hiện đang sử dụng hiện nay Qua kết quả điều tra khảo sát về các thiết bị chữa cháy rừng hiện được trang bị cho ngành kiểm lâm tỉnh Hòa Bình chúng tôi có một số tồn tại như sau: a) Máy chữa cháy rừng bằng sức gió - Máy thổi gió hiện được sử dụng là loại máy thổi lá cây trong các công viên (tên tiếng anh Blowers), loại máy này không phải là loại máy chuyên dụng để chữa cháy rừng vì ống thổi làm bằng nhựa, khi chữa cháy gặp nhiệt độ có thể bị cháy hoặc soăn lại, bịt đầu ống thổi. - Hiệu quả dập lửa thấp, chỉ chữa được những đám cháy nhỏ, khi chữa đám cháy lớn làm cho ngọn lửa cháy to hơn. - Trọng lượng máy nặng 13 kg, nên khi sử dụng ở nơi có độ dốc lớn khó khăn, - Vốn đầu tư đắt tiền. - Theo thống kê thì loại máy này tuy được trang bị nhưng ít được sử dụng trong chữa cháy rừng vì có nhiều tồn tại như đã nêu trên.