Đặt vấn đề Rừng là lá phổi xanh của toàn nhân loại, là nguồn tài nguyên quý giá có khả năng tái tạo, có giá trị to lớn đối với nền kinh tế quốc dân, văn hoá cộng đồng, du lịch sinh thái, nghiên cứu khoa học, an ninh quốc gia và chất lượng cuộc sống của con người. Tuy nhiên, hiện nay tài nguyên rừng đang bị suy giảm nghiêm trọng cả về số lượng và chất lượng. Một trong những nguyên nhân làm mất rừng đó là do cháy rừng. Theo thống kê của cục Kiểm lâm trong vòng 12 năm (1992 - 2003) ở Việt Nam đã xảy ra 15.660 vụ cháy rừng làm thiệt hại 83.
Trung bình mỗi năm bị thiệt hại khoảng 10. Không những bị tổn thất về mặt tài nguyên mà còn ảnh hưởng đến tính mạng con người, của cải và môi trường sinh thái. Đứng trước những hiểm hoạ do cháy rừng gây ra, các nhà khoa học trên thế giới không ngừng nghiên cứu, cải tiến các phương pháp phòng và chữa cháy rừng, nhằm hạn chế đến mức thấp nhất thiệt hại do cháy rừng gây ra. Mỗi loại thiết bị chỉ phù hợp với điều kiện nhất định, nên khi áp dụng các thiết bị chữa cháy rừng của nước ngoài vào điều kiện rừng của Việt Nam chưa phù hợp, do địa hình rừng của Việt Nam có độ dốc lớn, không có nguồn nước, vật liệu cháy rừng phức tạp, đường giao thông không thuận lợi.
Hiện nay việc chữa cháy rừng ở Việt Nam chủ yếu chữa cháy bằng thủ công (dùng cành cây, cào, cuốc… đập trực tiếp vào đám cháy), nên hiệu quả thấp, nguy hiểm đối với người tham gia chữa cháy, từ đó mà diện tích cháy rừng ngày càng tăng. Một số vườn quốc gia và cơ sở chữa cháy đã trang bị một số thiết bị để chữa cháy rừng, nhưng các thiết bị này không phù hợp với địa hình, điều kiện rừng, điều kiện tác nhân chữa cháy nên hiệu quả chữa cháy rừng không cao. Do đặc điểm của cháy rừng thường là nơi xa nguồn nước, điều kiện vận chuyển nước không thuận lợi, độ dốc lớn, địa hình phức tạp nên các thiết bị chữa cháy lớn như xe ôtô cứu hoả khó có thể áp dụng được. Để tăng hiệu quả cho việc chữa cháy rừng thì cần phải nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ra các thiết bị chữa cháy rừng sử dụng tác nhân chữa cháy tại chỗ, thiết bị gọn nhẹ dễ mang vác di dộng trên địa hình dốc, hiệu quả dập lửa lớn, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2 dễ sử dụng, phù hợp với điều kiện địa hình và điều kiện kinh tế ở Việt Nam, để trang bị rộng rãi cho các cơ sở sản xuất Lâm nghiệp, để từ đó toàn dân có thể tham gia vào công tác chữa cháy rừng, góp phần hạn chế diện tích rừng bị cháy.
Xuất phát từ những lý do trên mà tôi tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu máy chữa cháy rừng dùng tác nhân chữa cháy là không khí. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Xuất phát từ lý do thực hiện đề tài đã nêu, chúng tôi đặt mục tiêu nghiên cứu như sau: Máy chữa cháy rừng tác nhân chữa cháy là không khí sau khi nghiên cứu phải đạt được yêu cầu: năng suất dập lửa cao, hiệu quả dập lửa lớn, sử dụng chất chữa cháy rừng tại chỗ (không khí), thiết bị gọn nhẹ, dễ sử dụng và phù hợp với địa hình dốc nơi không có nguồn nước. Phạm vi nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu máy chữa cháy rừng tác nhân chữa cháy là không khí là một vấn đề rộng và cần thời gian dài, trong đề tài này chỉ giới hạn các nội dung sau đây: - Thiết bị nghiên cứu: Đề tài không nghiên cứu phần động cơ của máy thổi gió, mà chỉ tập trung giải quyết một số vấn đề tồn tại của máy thổi gió hiện có đó là: lưu lượng và vận tốc của quạt gió, công suất của động cơ, trọng lượng động cơ và chế độ sử dụng của thiết bị. - Đối tượng chữa cháy: Đề tài không nghiên cứu tất cả các loại vật liệu cháy rừng, tất cả các loại độ dốc, tất cả các loại rừng, mà chỉ tập trung nghiên cứu một số loại vật liệu cháy rừng có diện tích lớn, thường xuyên xảy ra cháy đó là: vật liệu cháy rừng của rừng trồng.
- Địa điểm nghiên cứu: Đề tài không có điều kiện khảo nghiệm nhiều loại vật liệu cháy rừng, nhiều loại địa hình, mà chỉ chọn một số địa phương có diện tích rừng trồng lớn, địa hình có thể đặc trưng cho một số tỉnh ở Miền Bắc Việt Nam như: tỉnh Hoà Bình, Thanh Hoá, Phú Thọ, để lấy mẫu thí nghiệm và khảo nghiệm trong điều kiện sản xuất. Nội dung nghiên cứu của đề tài Với phạm vi nghiên cứu đã trình bày ở phần trên, để đạt được mục tiêu của đề tài đặt ra, luận văn tập trung giải quyết những nội dung sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nghiên cứu lý thuyết Nội dung nghiên cứu lý thuyết cần giải quyết các vấn đề sau: - Xác định bản chất của quá trình cháy, điều kiện của quá trình cháy và nguyên lý dập tắt đám cháy rừng; - Xây dựng cơ sở lý thuyết quá trình dập tắt đám cháy rừng bằng chất chữa cháy là không khí; - Xây dựng cơ sở lý thuyết tính toán và xác định các thông số cơ bản của quạt gió; - Xác định công suất của động cơ làm cơ sở để lựa chọn loại động cơ hợp lý. Nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm để kiểm nghiệm các kết quả tính theo lý thuyết và xác định hiệu quả của chữa cháy rừng chất chữa cháy là không khí.
Từ kết quả đó làm cơ sở lựa chọn dạng quạt gió hợp lý và xác định một số thông số tối ưu của quạt gió, do vậy nội dung nghiên cứu thực nghiệm bao gồm các vấn đề sau: - Xác định các thông số của vật liệu cháy rừng ở một số khu rừng nghiên cứu; - Xác định các thông số của đám cháy như nhiệt độ đám cháy, nhiệt độ gần đám cháy; - Xác định quan hệ giữa chiều dài ống thổi với vận tốc không khí ở miệng ống thổi; - Xác định quan hệ giữa vận tốc không khí với vị trí cách miệng ống thổi; - Xác định quan hệ giữa vận tốc không khí ở miệng ống thổi với thời gian dập tắt đám cháy; - Xác định quan hệ giữa chiều dày vật liệu cháy rừng với thời gian dập tắt đám cháy; - Xác định thông số tối ưu của quạt gió; - Xác định lưu lượng không khí cần thiết để dập tắt đám cháy; - Lựa chọn dạng cánh quạt gió hợp lý; - Xác định công suất của động cơ để làm cơ sở lựa chọn loại động cơ cho phù hợp. Thử nghiệm thiết bị nghiên cứu trong điều kiện sản xuất LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 Thử nghiệm máy chữa cháy rừng tác nhân chữa cháy là không khí trong điều kiện sản xuất nhằm xác định một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của thiết bị, từ đó sơ bộ xác định hiệu quả kinh tế khi sử dụng thiết bị và đánh giá khả năng áp dụng vào sản xuất. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình cháy rừng ở Việt Nam và trên thế giới 1.
Tình hình cháy rừng trên thế giới Trước cách mạng công nghiệp, rừng trên thế giới chiếm khoảng 50% diện tích các lục địa, đến năm 1955 diện tích rừng này đã bị giảm đi một nửa. Tới năm 1980 diện tích rừng của thế giới còn khoảng 2,5 tỷ ha (bằng 1/5 diện tích bề mặt của trái đất). Một trong những nguyên nhân cơ bản của sự mất rừng chính là do cháy rừng gây ra. Số liệu thống kê cho thấy, hàng năm trên thế giới trung bình có khoảng từ 10 - 15 triệu ha rừng bị cháy, có những năm con số này còn tăng gấp đôi.
Những đám cháy rừng điển hình đã xảy ra ở một số nước như sau: - Ở Mỹ: Tại Miramichi và Maine (10/1825) cháy rừng đã thiêu huỷ 30.000 ha, số người thiệt mạng không xác định được; Tại Great Idaho (8/1911) cháy rừng đã thiêu huỷ 30.000 ha và 85 người thiệt mạng.000 ha và có ít nhất 60 người thiệt mạng; Trong hai năm 1993 - 1994 hàng nghìn vụ cháy rừng đã thiêu huỷ khoảng 1. Riêng năm 2000 ở Mỹ đã bị cháy 2,8 triệu ha, đã phải chi phí tới 15 triệu USD/ngày trong vòng hơn 2 tháng. - Ở Hy Lạp: Những đám cháy liên tục tại nước này từ năm 1998 tới tháng 7 năm 2000 đã gây nên sự quan tâm của thế giới. Riêng tháng 7 và tháng 8/1998 có tới 9.000 vụ cháy lớn nhỏ, thiêu huỷ khoảng 1.000 ha rừng và hàng trăm ngôi nhà bao quanh bao gồm cả bệnh viện, tiệm ăn, nhà máy, trường học….
Trong vòng vài tuần của tháng 7/2000 đã có tới 70.000 ha rừng bị cháy. Tháng 9 đến tháng 10 năm 2007 Hy Lạp đã xảy ra vụ cháy rừng kéo dài hơn một tháng làm thiệt hại khoảng 120.000 ha rừng làm 60 người chết, thiệt hại về kinh tế khoảng 60 tỷ đô la. - Ở Pháp: Năm 1975 có tới 350 vụ cháy rừng với tổng thiệt hại là 155. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 - Ở Australia: Năm 1976 cháy rừng đã thiêu huỷ 1,7 triệu ha.
Ngày 16/2/1983, một vụ cháy đã thiêu huỷ hơn 335.000 ha rừng và đồng cỏ ở Bang Victoria (phụ lục 1), làm chết 73 người, hơn 1.000 người bị thương và gây thiệt hại khoảng 450 triệu USD. - Ở Trung Quốc: Năm 1987 có khoảng 3 triệu ha rừng đã bị cháy làm thiệt hại hàng tỷ đô la 150 người thiệt mạng. - Tại Khu vực Đông Nam Á: Theo số liệu thống kê của FAO, từ năm 1982 đến đầu năm 1998 có trên 15 triệu ha rừng và đất rừng trong khu vực bị cháy. Trong đó, Inđônêsia là nước thường xảy ra cháy rừng với thiệt hại lớn nhất.
Cháy rừng tại Inđônêsia năm 1998 làm ô nhiễm không khí cả các nước trong khu vực; Theo Peter F. Moore (Giám đốc dự án phòng chống cháy khu vực Đông Nam Á), tình hình cháy rừng trên thế giới trong hai năm 1997 - 1998 được thống kê như ở bảng 1.1: Tình hình cháy rừng trên thế giới trong 2 năm (1997 – 1998) D.