Tổng quan nghiên cứu

Huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế, với diện tích tự nhiên 122.463,6 ha và dân số khoảng 42.072 người, là khu vực có độ che phủ rừng đạt 81,3%, trong đó đất lâm nghiệp chiếm 75,11%. Khu vực này nằm trong đới gió mùa, có hai mùa rõ rệt: mùa khô từ tháng 3 đến tháng 7 và mùa mưa từ tháng 8 đến tháng 11. Hiện nay, huyện đang trong giai đoạn cao điểm khô hạn, dẫn đến nguy cơ cháy rừng rất cao, gây thiệt hại kinh tế và ô nhiễm môi trường sinh thái. Hệ thống phòng cháy chữa cháy rừng (PCCCR) hiện tại chưa đáp ứng hiệu quả, do đó việc dự báo và phát hiện sớm nguy cơ cháy rừng là rất cần thiết để chủ động ứng phó.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng hệ thống hỗ trợ quyết định (HTHTQĐ) dựa trên cơ sở hệ thống thông tin địa lý (GIS) nhằm cảnh báo sớm nguy cơ cháy rừng tại huyện A Lưới, từ đó đề xuất các giải pháp PCCCR phù hợp. Nghiên cứu tập trung vào phân tích biến động thảm thực vật giai đoạn 2005-2015, xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ cháy dựa trên các nhân tố khí hậu, thủy văn, địa hình, thảm thực vật và điều kiện kinh tế xã hội. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc ứng dụng GIS và viễn thám vào quản lý rừng, đồng thời hỗ trợ thực tiễn trong công tác phòng chống cháy rừng tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết tam giác lửa: Cháy rừng xảy ra khi có đủ ba yếu tố: oxy, vật liệu cháy và nhiệt lượng. Việc phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến nguy cơ cháy dựa trên tam giác lửa giúp xác định các điều kiện thuận lợi cho cháy rừng.
  • Phân tích thứ bậc (AHP): Phương pháp phân tích đa tiêu chí được sử dụng để xác định trọng số các nhân tố ảnh hưởng đến nguy cơ cháy rừng, giúp xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ chính xác.
  • Mô hình dự báo nguy cơ cháy rừng: Áp dụng các chỉ số khí tượng như chỉ tiêu tổng hợp P của Nesterov, chỉ số bén lửa của Yangmei, chỉ số Angstrom, và hiệu chỉnh theo tốc độ gió để đánh giá nguy cơ cháy rừng.
  • Hệ thống thông tin địa lý (GIS): GIS được sử dụng để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian liên quan đến thảm thực vật, địa hình, khí hậu, thủy văn và các yếu tố xã hội nhằm xây dựng bản đồ nguy cơ cháy rừng.

Các khái niệm chính bao gồm: vật liệu cháy dễ bén lửa, chỉ số nguy cơ cháy rừng, phân vùng trọng điểm cháy, hệ thống hỗ trợ quyết định, và các nhân tố ảnh hưởng như độ ẩm, nhiệt độ, gió, địa hình.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sử dụng số liệu thứ cấp gồm dữ liệu khí tượng thủy văn nhiều năm của tỉnh Thừa Thiên Huế, bản đồ hiện trạng rừng, bản đồ địa hình, ảnh viễn thám Landsat (năm 2005, 2010, 2015), ảnh vệ tinh Spot, và số liệu về các vụ cháy rừng tại huyện A Lưới. Số liệu sơ cấp được thu thập qua khảo sát thực địa, đo đạc độ ẩm vật liệu cháy và kiểm tra hiện trường.
  • Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn các điểm khảo sát đại diện cho các loại rừng và vùng có nguy cơ cháy khác nhau, kết hợp với dữ liệu vệ tinh và bản đồ số để đảm bảo tính toàn diện và chính xác.
  • Phương pháp phân tích: Áp dụng phần mềm ENVI, Ecognition Developer, ArcGIS và MapInfo để xử lý ảnh viễn thám, phân loại thảm thực vật, xây dựng cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính. Sử dụng AHP để xác định trọng số các nhân tố ảnh hưởng, kết hợp phân tích đa tiêu chí trong GIS để xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng.
  • Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 7/2015 đến tháng 2/2016, bao gồm các bước thu thập dữ liệu, xử lý ảnh, xây dựng mô hình, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phân vùng nguy cơ cháy rừng: Kết quả phân tích cho thấy vùng có nguy cơ cháy rất cao chiếm 36,63% diện tích, tập trung chủ yếu ở rừng trồng keo và thông quanh khu dân cư và giao thông. Vùng nguy cơ cao chiếm 19,89%, tập trung ở rừng nghèo và đất trống giáp ranh với rừng trồng sản xuất. Vùng nguy cơ trung bình và thấp lần lượt chiếm 19,24% và 10,96%, chủ yếu là rừng trung bình. Vùng nguy cơ rất thấp chiếm 13,28%, tập trung ở rừng giàu.
  2. Biến động thảm thực vật: Qua hai giai đoạn 2005-2010 và 2010-2015, diện tích rừng có sự biến động rõ rệt, ảnh hưởng đến nguy cơ cháy. Đặc biệt, rừng trồng có xu hướng tăng diện tích nhưng cũng gia tăng vật liệu cháy dễ bén lửa.
  3. Ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu và địa hình: Nhiệt độ cao, độ ẩm thấp, gió mạnh và địa hình dốc làm tăng nguy cơ cháy. Chỉ số khô hạn và chỉ tiêu tổng hợp P được tính toán cho thấy mức độ nguy hiểm cháy rừng tăng cao vào mùa khô.
  4. Hiệu quả của HTHTQĐ GIS: Hệ thống hỗ trợ quyết định dựa trên GIS giúp hiển thị dữ liệu, liên kết với GPS, thực hiện truy vấn và cập nhật dữ liệu nhanh chóng, hỗ trợ công tác quản lý và giám sát cháy rừng hiệu quả hơn.

Thảo luận kết quả

Nguy cơ cháy rừng cao tập trung ở các vùng rừng trồng keo và thông do vật liệu cháy dễ bén lửa và mật độ dân cư cao, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về vai trò của thảm thực vật và hoạt động con người trong cháy rừng. Biến động thảm thực vật qua các năm cho thấy sự gia tăng diện tích rừng trồng cũng đồng nghĩa với tăng nguy cơ cháy nếu không được quản lý tốt.

Các chỉ số khí tượng như nhiệt độ, độ ẩm và gió được tích hợp trong mô hình dự báo giúp nâng cao độ chính xác cảnh báo nguy cơ cháy, phù hợp với các phương pháp dự báo quốc tế và trong nước. Việc ứng dụng AHP trong GIS cho phép đánh giá trọng số các nhân tố một cách khoa học, giảm thiểu sai số trong phân vùng nguy cơ.

Kết quả có thể được trình bày qua các bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng, biểu đồ biến động diện tích rừng và bảng số liệu chỉ số khí tượng, giúp trực quan hóa thông tin cho công tác quản lý. So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế cho thấy phương pháp nghiên cứu và ứng dụng HTHTQĐ GIS tại huyện A Lưới có tính thực tiễn cao và khả năng nhân rộng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường tuyên truyền, giáo dục pháp luật về PCCCR: Đẩy mạnh công tác truyền thông nâng cao nhận thức cộng đồng, đặc biệt là người dân sống gần rừng, về nguy cơ cháy rừng và các biện pháp phòng chống. Thực hiện trong vòng 12 tháng, do UBND huyện phối hợp với các tổ chức xã hội thực hiện.
  2. Đào tạo và huấn luyện lực lượng PCCCR chuyên nghiệp: Xây dựng chương trình đào tạo bài bản cho lực lượng kiểm lâm và các đội phòng cháy chữa cháy rừng tại địa phương, nâng cao kỹ năng phát hiện và xử lý cháy rừng. Thời gian triển khai 6-12 tháng, do Sở NN-PTNT và Hạt Kiểm lâm huyện chủ trì.
  3. Củng cố và xây dựng cơ sở hạ tầng PCCCR: Đầu tư trang thiết bị hiện đại như máy bơm, thiết bị quan sát, hệ thống cảnh báo sớm dựa trên GIS và viễn thám. Lập kế hoạch đầu tư trong 2 năm, do UBND tỉnh và các đơn vị liên quan phối hợp thực hiện.
  4. Xây dựng và cập nhật bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng định kỳ: Sử dụng HTHTQĐ GIS để theo dõi biến động thảm thực vật và các nhân tố ảnh hưởng, cập nhật bản đồ cảnh báo nguy cơ hàng năm nhằm phục vụ công tác quản lý và ứng phó kịp thời.
  5. Tăng cường phối hợp liên ngành trong PCCCR: Thiết lập cơ chế phối hợp chặt chẽ giữa các lực lượng kiểm lâm, công an, quân đội và chính quyền địa phương để nâng cao hiệu quả chỉ đạo, điều hành và chữa cháy rừng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cán bộ quản lý lâm nghiệp và kiểm lâm: Nghiên cứu cung cấp công cụ và phương pháp ứng dụng GIS trong quản lý cháy rừng, giúp nâng cao hiệu quả công tác phòng chống và chữa cháy.
  2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành tài nguyên môi trường, lâm nghiệp: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng công nghệ GIS, viễn thám và mô hình dự báo cháy rừng trong nghiên cứu khoa học.
  3. Chính quyền địa phương và các cơ quan quản lý nhà nước: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách, kế hoạch phòng chống cháy rừng phù hợp với đặc điểm địa phương.
  4. Các tổ chức phi chính phủ và cộng đồng dân cư sống gần rừng: Giúp nâng cao nhận thức về nguy cơ cháy rừng và vai trò của cộng đồng trong công tác bảo vệ rừng, phòng chống cháy.

Câu hỏi thường gặp

  1. HTHTQĐ GIS là gì và có vai trò như thế nào trong phòng cháy chữa cháy rừng?
    HTHTQĐ GIS là hệ thống hỗ trợ ra quyết định dựa trên dữ liệu không gian và các phân tích GIS, giúp cảnh báo sớm nguy cơ cháy rừng, xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ và hỗ trợ quản lý hiệu quả. Ví dụ, tại huyện A Lưới, hệ thống này giúp xác định vùng trọng điểm cháy để tập trung nguồn lực phòng chống.

  2. Các nhân tố chính ảnh hưởng đến nguy cơ cháy rừng là gì?
    Bao gồm thảm thực vật dễ cháy, điều kiện khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, gió), địa hình (độ dốc, độ cao), và các yếu tố kinh tế xã hội như mật độ dân cư, hoạt động sản xuất. Nghiên cứu cho thấy rừng trồng keo và thông có nguy cơ cháy rất cao do vật liệu cháy dễ bén lửa.

  3. Phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng được áp dụng trong nghiên cứu là gì?
    Sử dụng chỉ tiêu tổng hợp P của Nesterov, chỉ số bén lửa của Yangmei, chỉ số Angstrom và hiệu chỉnh theo tốc độ gió, kết hợp với phân tích AHP để xác định trọng số các nhân tố, từ đó xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ cháy rừng chính xác.

  4. Làm thế nào để cập nhật và duy trì hiệu quả hệ thống hỗ trợ quyết định GIS?
    Cần thu thập dữ liệu định kỳ, cập nhật ảnh viễn thám, số liệu khí tượng và hiện trạng rừng, đồng thời đào tạo nhân lực vận hành hệ thống. Việc này giúp hệ thống luôn phản ánh chính xác tình hình thực tế, hỗ trợ kịp thời công tác phòng chống cháy.

  5. Giải pháp nào được đề xuất để nâng cao hiệu quả phòng cháy chữa cháy rừng tại huyện A Lưới?
    Bao gồm tuyên truyền giáo dục pháp luật, đào tạo lực lượng chuyên trách, đầu tư trang thiết bị hiện đại, xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ và tăng cường phối hợp liên ngành. Các giải pháp này nhằm giảm thiểu thiệt hại do cháy rừng gây ra và nâng cao năng lực ứng phó.

Kết luận

  • Đã xây dựng thành công hệ thống hỗ trợ quyết định dựa trên GIS để cảnh báo nguy cơ cháy rừng tại huyện A Lưới, góp phần nâng cao hiệu quả công tác quản lý và phòng chống cháy.
  • Phân vùng nguy cơ cháy rừng được xác định rõ ràng với 36,63% diện tích thuộc vùng nguy cơ rất cao, tập trung ở rừng trồng keo và thông.
  • Các nhân tố khí hậu, địa hình và thảm thực vật được phân tích và đánh giá trọng số bằng phương pháp AHP, giúp xây dựng bản đồ phân cấp nguy cơ chính xác.
  • Đề xuất các giải pháp thiết thực như tuyên truyền, đào tạo, đầu tư trang thiết bị và phối hợp liên ngành nhằm nâng cao năng lực PCCCR tại địa phương.
  • Khuyến nghị tiếp tục cập nhật dữ liệu, mở rộng ứng dụng HTHTQĐ GIS và nhân rộng mô hình cho các khu vực có nguy cơ cháy rừng tương tự.

Hành động tiếp theo: Triển khai các giải pháp đề xuất, đào tạo nhân lực vận hành hệ thống, đồng thời nghiên cứu mở rộng ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý tài nguyên rừng toàn tỉnh. Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu được khuyến khích áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả phòng chống cháy rừng.