Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Một số khái niệm 1. Cháy rừng Cháy rừng là đám cháy được phát sinh trong rừng, tác động và làm tiêu huỷ sinh vật ở trong rừng. Nói cách khác, cháy rừng là quá trình cháy làm tiêu huỷ những vật liệu của rừng mà sự hình thành và phát triển của đám cháy diễn ra không theo sự kiểm soát của chủ rừng.
Trong tài liệu về quản lý lửa rừng, FAO đưa ra khái niệm về cháy rừng và đến nay thường được sử dụng: “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 nên những tổn thất nhiều mặt về tài nguyên, của cải và môi trường” dẫn theo (Bế Minh Châu, 2002; Cục Kiểm lâm, 2005). Trong công tác PCCCR ở Việt Nam đã xuất hiện khái niệm rừng dễ cháy. Theo đó, rừng dễ cháy là các loại rừng có khả năng tích lũy khối lượng vật liệu lớn, rất dễ xảy ra. Theo phân loại, thảm thực vật rừng dễ cháy ở Việt Nam gồm: rừng Thông, rừng Tràm, rừng Tre nứa, rừng Bạch đàn, rừng khộp, rừng Keo các loại, rừng non khoanh nuôi tái sinh tự nhiên, rừng đặc sản,.
Mùa cháy rừng Theo U.Krum, 1959, mùa cháy đó là thời kỳ hoặc những thời kỳ trong năm thích hợp cho lửa rừng xảy ra và lan tràn dẫn theo (Bế Minh Châu, 2002; Phạm Ngọc Hưng, 2004). Mùa cháy rừng là khoảng thời gian bao gồm những tháng khô, hạn trong năm làm cho nguồn vật liệu cháy ở trong rừng và ven rừng ở trạng thái khô và dễ bén lửa. Theo nhóm phương pháp thực nghiệm: mùa cháy rừng được xác định thông qua số liệu thống kê về tình hình cháy rừng nhiều năm, đó là thời gian bao gồm những tháng xảy ra cháy rừng với tổng tần suất xuất hiện vượt quá 90% cả năm (Bế Minh Châu, 2002; Phạm Ngọc Hưng, 2004) 4 Theo nhóm phương pháp lý thuyết: Mùa cháy rừng được xác định thông qua phân tích diễn biến của những chỉ tiêu khí hậu có liên quan chặt với nguy cơ cháy rừng như chỉ tiêu khí tượng tổng hợp của V.G Nextrerov, chỉ số tháng khô hạn Gaussel - Walter, chỉ số về số ngày khô hạn liên tục của Phạm Ngọc Hưng (Phạm Ngọc Hưng, 2004). Mùa cháy rừng được xem là thời gian mà các chỉ số này vượt qua một giới hạn nhất định làm cho nguy cơ cháy rừng cao.
Mục đích của việc xác định mùa cháy rừng nhằm chủ động hơn trong việc dự tính, dự báo cháy rừng, đầu tư lực lượng, phương tiện và cơ sở vật chất, kỹ thuật phục vụ công tác phòng cháy, chữa cháy rừng. Mùa cháy ở các địa phương khác nhau do những đặc trưng khác nhau của mỗi địa phương tạo nên. Có một số kiểu mùa cháy rừng như sau: Mùa cháy ngắn hạn: Thường kéo dài từ 1- 3 tháng trong năm. Mùa cháy dài hạn: Cháy rừng thường xảy ra trong khoảng thời gian tương đối dài từ 4 - 6 tháng.
Thái Văn Trừng đã tính toán và đề xuất phân loại chế độ ẩm và các chỉ số khô hạn ở Việt Nam (Thái Văn Trừng, 1978). Dự báo cháy rừng Dự báo, cảnh báo nguy cơ cháy rừng là biện pháp phòng cháy dựa trên mối quan hệ đa chiều giữa các yếu tố thời tiết, khí hậu, thuỷ văn với nguồn VLC rừng để dự tính, dự báo khả năng xuất hiện cháy rừng, trên cơ sở đó đề ra các biện pháp phòng chống cháy rừng thích hợp và biện pháp chữa cháy rừng có hiệu quả (Bế Minh Châu, 2002). Ở Việt Nam hiện nay, cấp dự báo cháy rừng sử dụng gồm 5 cấp được quy định trong Quyết định Nghị định số 156/2018/NĐ-CP. Cháy rừng chịu ảnh hưởng tổng hoà của nhiều yếu tố và điều kiện khác nhau cho nên việc dự báo cháy rừng trở nên khó khăn và phức tạp.
Để tăng cường độ chính xác của kết quả dự báo cháy rừng, phương pháp cơ bản của khoa học mô phỏng và hợp nhất được càng nhiều càng tốt những ảnh hưởng ấy bằng một hay một số hàm tương quan cho từng vùng khác nhau, từ đó làm cơ sở cho việc xây dựng các cấp nguy hiểm về cháy rừng (Lê Sỹ Doanh và cs, 2014; Chandler C. và cs, 1983; Gromovist R. 5 Dự báo khả năng xuất hiện cháy rừng gọi tắt là dự báo cháy rừng. Dự báo cháy rừng bao gồm các bước công việc: - Xác định mùa cháy rừng và phân vùng trọng điểm cháy rừng.
- Dự báo nguy cơ cháy rừng cho từng vùng, loại rừng. - Thông tin về dự báo cháy rừng các địa phương. Vật liệu cháy Vật liệu cháy là một trong ba yếu tố hình thành tam giác lửa, có nghĩa là một trong các yếu tố duy trì sự cháy cùng với oxy. Từ trước đến nay người ta đã rất chú trọng vào VLC bằng các biện pháp đốt trước, dọn các thực bì nhằm giảm thiểu số lượng vật liệu dễ cháy.
Khối lượng và tính chất của vật liệu cháy ảnh hưởng đến cháy (chất có thể cháy) cung cấp cho các điều kiện cần thiết cho các đặc điểm và các tác động đến một đám cháy rừng. Vì vậy, nghiên cứu các vật liệu dễ cháy dưới tán rừng thông nhằm đề xuất biện pháp ngăn chặn lửa hiệu quả trở thành vấn đề được quan tâm bởi các nhà quản lý cũng như các nhà khoa học. Các mô hình cháy cho phép đánh giá khả năng xảy ra cháy liên quan đến các vật liệu cháy phức tạp dưới điều kiện đốt trước (dẫn theo (Bế Minh Châu, 2002)) Căn cứ vào khả năng Oxi hóa của vật liệu, người ta chia vật liệu cháy ra làm 3 loại: + Vật liệu cháy, dễ cháy: Vật liệu dưới tác động của lửa hay nhiệt độ cao bốc cháy, cháy âm ỉ, hay bị cácbon hóa và tiếp tục cháy âm ỉ hoặc cácbon hóa sau khi đã cách ly nguồn cháy. + Vật liệu khó cháy: Vật liệu dưới tác động của lửa hay nhiệt độ cao bốc cháy, cháy âm ỉ, hoặc cácbon hóa và tiếp tục cháy âm ỉ hoặc cácbon hóa khi có nguồn cháy.
Nhưng sau khi cách ly khỏi nguồn cháy thì ngừng cháy hoặc ngừng cháy âm ỉ. + Vật liệu không cháy: Vật liệu dưới tác động của lửa hay nhiệt độ cao không bốc cháy, không âm ỉ, không bị cácbon hóa. Các thông số cơ bản của vật liệu cháy rừng 6 Vật liệu cháy rừng còn gọi lại vật liệu cháy ở trong rừng, đây là yếu tố quyết định đến đặc điểm, tính chất của đám cháy rừng như: tổ độ lan tràn, chiều cao ngọn lửa, nhiệt độ đám cháy, mức độ thiệt hại do cháy xảy ra, … Các đặc điểm cơ bản của vật liệu cháy rừng gồm có: + Thành phần vật liệu cháy; + Khối lượng, độ ẩm, độ xốp của VLC + Đặc điểm phân bố không gian của VLC: độ chất đống, sự liên kết, độ dày,. + Chỉ số cháy của VLC: chỉ số bén lửa, thời gian ben lửa, điểm bén lửa, độc độ cháy, tỷ lệ % vật liệu dư thừa, … Các vật liệu cháy ở trong rừng, còn được phân loại dựa theo kích thước hoặc độ ẩm của VLC.
Căn cứ vào kích thược VLC người ta chia VLC thành vật liệu cháy tinh và vật liệu cháy thô. Căn cứ vào độ ẩm (hàm lượng nước), VLC được chia thành vật liệu khô và vật liệu tươi. Các nghiên cứu về cháy rừng và VLC trên thế giới 1. Phương pháp dự báo cháy rừng Trên thế giới những công trình nghiên cứu về dự báo cháy rừng đã được tiến hành cách đây khoảng một trăm năm ở các nước như: Mỹ, Liên Xô, Canada, Thuỵ Điển, Australia và sau đó là Nhật Bản, Trung Quốc, … Nhìn chung những phương pháp dự báo đều dựa trên mối quan hệ giữa các yếu tố khí tượng và nguồn vật liệu cháy.
Hoặc giữa các yếu tố khí tượng về số vụ cháy rừng xảy ra trong nhiều năm (Chandler C. và cs, 1983; Cooper A. Ở Nga và các nước cộng hoà thuộc Liên Xô cũ, vấn đề dự báo cháy rừng cũng được bắt đầu từ rất sớm, nhiều phương pháp dự báo cháy rừng đã được nghiên cứu, thử nghiệm và áp dụng. Điển hình là các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học như: E.
Nhưng phương pháp dự báo theo chỉ tiêu tổng hợp các căn cứ vào các nhân tố khí tượng: Lượng mưa, nhiệt độ và độ ẩm không khí thời điểm 13 giờ của V.G Nestrerov đề xuất năm 1939 là được áp dụng rộng rãi nhất (dẫn theo (Bế Minh Châu và cs, 2010; Lê Văn Hương, 2020; Nguyễn Phương Văn, 2019). Stoliaruk đã tiến hành nghiên cứu áp dụng các phương pháp dự báo cháy rừng của Trung tâm khí tượng thuỷ văn quốc gia Liên Xô và đề nghị xác định hệ số K theo lượng mưa trong ngày dẫn theo (Phạm Ngọc Hưng, 2004). Xác định hệ số K theo lượng mưa Lượng mưa 0 0,1-0,9 1 - 2,9 2 – 5,9 6 – 14,9 15-19,9 >20 (a, mm) 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 để xác định chỉ tiêu P, từ đó phân mức nguy hiểm cháy rừng thành 5 cấp như bảng 1. Phân cấp cháy rừng theo chỉ tiêu tổng hợp P Cấp cháy Chỉ tiêu tổng hợp P theo Nesterov Mức độ nguy hiểm I ≤ 300 Không nguy hiểm II 301 – 500 Ít nguy hiểm III 501 – 1.000 Nguy hiểm IV 1.000 Rất nguy hiểm V > 4.000 Cực kỳ nguy hiểm Phương pháp dự báo theo chỉ tiêu P được tổng áp dụng ở các nước như Đức, Ba Lan, Tiệp Khắc.
Khi áp dụng có những cái tiến để phù hợp với điều kiện khí hậu và từng loại rừng mỗi nước dẫn theo (Bế Minh Châu và cs, 2002). Nghiên cứu ứng dụng công nghệ không gian địa lý (viễn thám, GIS, GPS) trong dự báo và phát hiện sớm cháy rừng trên thế giới Ở Ấn Độ, trong năm 2005 bằng cách sử dụng chương trình khí tượng truyền hình vệ tinh quốc phòng, thuật toán phát hiện cháy rừng đã được sử dụng trong các quá trình xử lý dữ liệu ảnh MODIS. Địa điểm có cháy rừng được xác định thông qua dữ liệu DMSP - OLS và MODIS đã được xác nhận với các dữ liệu mặt đất từ Bộ Lâm nghiệp và báo cáo của các phương tiện truyền thông (dẫn theo (Nguyễn Phương Văn, 2019)). 8 Nghiên cứu của S.
Schmidt (2007) đã tích hợp kỹ thuật GIS và các thiết bị di động để phát triển một mô hình dự báo lửa rừng với một giao diện linh hoạt và thân thiện. Mô hình phát triển trên cơ sở mối liên hệ giữa địa hình, vật liệu cháy dưới rừng và các yếu tố thời tiết. Các mô hình dự báo lửa rừng phát triển đã được thử nghiệm tại Nordegg Alberta, Canada.