Tổng quan nghiên cứu

Khu Di tích lịch sử, văn hóa, danh lam thắng cảnh Núi Bà Rá thuộc thị xã Phước Long, tỉnh Bình Phước có tổng diện tích rừng và đất lâm nghiệp quản lý đạt 1.238,50 ha, trong đó diện tích đất có rừng chiếm 1.069,67 ha với độ che phủ lên tới 86,4%, đóng góp 8,96% vào tỷ lệ che phủ rừng của toàn thị xã. Khu vực này bảo tồn nguồn tài nguyên sinh thái vô cùng quý giá với tổng trữ lượng gỗ đạt 73.985 m³, giữ vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, văn hóa tâm linh và phát triển du lịch sinh thái.

Tuy nhiên, chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa tại Phước Long phân hóa sâu sắc với mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Trong các tháng cao điểm khô hạn, nhiệt độ không khí cực đại thường xuyên chạm ngưỡng 35°C, tổng lượng bốc hơi vượt 1.000 mm/năm và lượng mưa mùa khô chỉ chiếm từ 10% đến 15% tổng lượng mưa hàng năm (khoảng 2.500 mm). Điều kiện thời tiết khắc nghiệt kết hợp với địa hình đồi núi dốc đứng có đỉnh cao nhất đạt 723 m và độ dốc trung bình 25° đã khiến thảm thực vật mặt đất bị khô kiệt nghiêm trọng.

Bên cạnh đó, áp lực từ 380,56 ha diện tích nương rẫy canh tác nông nghiệp xen kẽ trong lâm phận cùng với dòng khách du lịch tham quan tạo ra nguy cơ phát sinh nguồn lửa rất lớn. Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá toàn diện thực trạng phòng cháy chữa cháy rừng giai đoạn 2016 - 2021, phân tích định lượng đặc tính và động thái vật liệu cháy dưới tán rừng trong mùa khô 2021 - 2022, xây dựng mô hình dự báo cấp cháy theo vật liệu cháy, từ đó đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật và quản lý bền vững nhằm bảo vệ an toàn diện tích rừng đặc dụng cảnh quan của địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết tam giác lửa, xác định sự hình thành và lan truyền đám cháy là tương tác tổng hòa giữa ba yếu tố: nguồn nhiệt, oxy và vật liệu cháy. Trong công tác dự báo khí tượng, đề tài kế thừa mô hình chỉ tiêu tổng hợp $P$ của V.G. Nesterov và hệ thống hiệu chỉnh hệ số gió $P_m$ của chuyên gia FAO Cooper nhằm lượng hóa mức độ rủi ro cháy rừng theo điều kiện khí quyển thời điểm 13 giờ hàng ngày. Đồng thời, nghiên cứu vận dụng thang phân cấp hàm lượng nước trong vật liệu cháy của Weitmann để xác định ngưỡng bén lửa của lớp thảm phủ thực bì.

Bốn khái niệm chuyên ngành then chốt được áp dụng xuyên suốt bao gồm:

  1. Vật liệu cháy rừng: toàn bộ chất hữu cơ có thể bắt lửa phân bố trên mặt đất, phân chia thành vật liệu cháy tinh (cành nhỏ, lá khô, cỏ úa) và vật liệu cháy thô (gỗ mục, cành lớn).
  2. Độ ẩm tuyệt đối của vật liệu cháy ($W%$): tỷ lệ phần trăm lượng nước chứa trong vật liệu so với khối lượng khô kiệt.
  3. Độ dày tầng vật liệu cháy ($Day$): chiều cao trung bình của lớp thảm mục hữu cơ tích tụ trên mặt đất đo bằng centimet.
  4. Chỉ số phân cấp nguy cơ cháy đa biến Fisher ($Y$): giá trị hàm hồi quy tích hợp giữa khối lượng và độ ẩm vật liệu cháy để xếp hạng mức độ nguy hiểm từ cấp I đến cấp V theo Nghị định 156/2018/NĐ-CP của Chính phủ.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng hệ thống dữ liệu thực nghiệm thu thập từ 180 ô dạng bản (ODB) có diện tích 20 m² (4x5m) bố trí theo phương pháp lấy mẫu hệ thống cách đều trên 6 trạng thái thảm thực vật đặc trưng (30 ODB cho mỗi trạng thái), bao gồm: trảng cỏ đất trống cây tái sinh (R1), rừng hỗn giao gỗ tre nứa (R2), rừng trồng họ Sao - Dầu (R3), vườn rừng cao su (R4), vườn điều xen cây gỗ (R5) và rừng trồng cây gỗ khác (R6). Việc lựa chọn phương pháp lấy mẫu hệ thống cách đều đảm bảo tính đại diện cao, bao quát toàn diện các sườn phơi và độ dốc khác nhau của khối núi Bà Rá.

Các chỉ tiêu vật liệu cháy được đo đếm chi tiết trên diện tích 1 m² (1/20 ODB) trong khung giờ cố định từ 11 giờ đến 14 giờ vào những ngày nắng ráo nhằm loại trừ sự biến thiên của độ ẩm không khí. Mẫu vật liệu cháy được thu thập với khối lượng 1,0 kg/ô và sấy khô tự nhiên trong 3 - 5 ngày để xác định độ ẩm theo công thức cân khối lượng không đổi. Tốc độ lan tràn đám cháy và chiều cao ngọn lửa được kiểm chứng qua các đợt đốt thử nghiệm thực địa trên dải thực bì rộng 1,0 m ngoài bìa rừng. Động thái vật liệu cháy được giám sát định kỳ 3 lần/tháng vào các mốc thời gian: đầu tháng (ngày 1 - 3), giữa tháng (ngày 10 - 12) và cuối tháng (ngày 28 - 31) trong suốt 6 tháng mùa khô từ tháng 11/2021 đến tháng 04/2022.

Điều tra xã hội học được thực hiện trên cỡ mẫu 40 đối tượng đại diện cho 4 nhóm (cán bộ kiểm lâm, lực lượng bảo vệ rừng chuyên trách, chính quyền cơ sở và người dân địa phương) thông qua bảng hỏi chuẩn hóa. Đồng thời, nghiên cứu tham vấn 15 chuyên gia lâm nghiệp theo thang điểm 10 để đánh giá các tiêu chí phòng cháy. Dữ liệu được xử lý bằng phần mềm Excel, SPSS và Statgraphics Centurion XIV. Lý do lựa chọn mô hình hồi quy đa biến tuyến tính Fisher kết hợp kiểm định Durbin-Watson ($0 < DW < 2$) và tối thiểu hóa sai số tuyệt đối trung bình (MAE) là nhằm loại bỏ hiện tượng tự tương quan giữa các biến, tạo ra phương trình dự báo định lượng có độ tin cậy thống kê cao nhất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã xác lập 4 phát hiện khoa học quan trọng về đặc điểm vật liệu cháy và nguy cơ hỏa hoạn tại Núi Bà Rá:

  • Thứ nhất, khối lượng và độ dày tích tụ vật liệu cháy có sự phân hóa rõ rệt giữa các trạng thái rừng. Trạng thái rừng hỗn giao gỗ tre nứa (R2) và rừng tự nhiên có lượng tích lũy vật liệu cháy khô lớn nhất, đạt từ 9,94 đến 10,40 tấn/ha với độ dày tầng thảm mục trung bình từ 2,72 đến 3,30 cm. Ngược lại, trảng cỏ đất trống (R1) và rừng trồng cây họ Sao - Dầu (R3) có khối lượng vật liệu cháy thấp hơn, dao động trong khoảng 5,27 đến 7,19 tấn/ha với độ dày tầng vật liệu từ 1,94 đến 2,10 cm.
  • Thứ hai, độ ẩm vật liệu cháy biến thiên nghịch với tiến trình mùa khô và đạt mức cực tiểu vào giữa chu kỳ khô hạn. Trong tháng 11, độ ẩm vật liệu cháy ở tất cả các trạng thái rừng đều duy trì trên mức an toàn từ 25,0% đến 32,5%. Tuy nhiên, bước sang tháng 1, tháng 2 và tháng 3, độ ẩm vật liệu cháy giảm mạnh xuống dưới 10,0%, cá biệt ở thảm tre nứa và trảng cỏ rụng lá chỉ còn 8,8%, đẩy nguy cơ cháy lên cấp V (Cực kỳ nguy hiểm). Kết quả thử nghiệm đốt thực địa cho thấy khi độ ẩm giảm từ 20% xuống dưới 10%, tốc độ lan tràn của ngọn lửa tăng vọt gấp 2,5 đến 3,2 lần.
  • Thứ ba, mô hình hồi quy đa biến Fisher đã lượng hóa thành công mối quan hệ giữa cấp nguy cơ cháy ($Y$) với khối lượng ($X_1$) và độ ẩm ($X_2$) của vật liệu cháy. Phương trình hồi quy tối ưu đạt hệ số xác định cao, chỉ số Durbin-Watson nằm trong giới hạn tối ưu (1,45 - 1,78) chứng minh mô hình không bị tự tương quan, và sai số tuyệt đối trung bình MAE luôn duy trì ở mức dưới 0,12.
  • Thứ tư, đánh giá công tác quản lý giai đoạn 2016 - 2021 chỉ ra điểm nghẽn lớn về nguồn lực và áp lực dân cư. Khu vực bảo vệ tiếp giáp với 380,56 ha vườn rẫy của các hộ dân thuộc các phường lân cận. Hơn 80% lao động địa phương là lao động phổ thông chưa qua đào tạo kỹ thuật phòng chống cháy rừng, trong khi trang thiết bị tại chỗ chỉ gồm 04 hồ nước tự nhiên, 02 hồ nước của dân và 09 bồn chứa nước dự phòng dung tích từ 2.000 đến 5.000 lít, chưa đáp ứng đủ yêu cầu ứng phó hỏa hoạn khi xảy ra cháy lớn trên diện rộng.

Thảo luận kết quả

Diễn biến khô kiệt của vật liệu cháy dưới tán rừng Núi Bà Rá hoàn toàn tương đồng với các quy luật sinh thái rừng khô hạn tại vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên. So sánh với các nghiên cứu trước đây tại Khu bảo tồn thiên nhiên văn hóa Đồng Nai hay Rừng phòng hộ Tân Phú, trạng thái rừng hỗn giao tre nứa tại Núi Bà Rá có độ dày thảm mục không quá lớn (khoảng 2,72 cm) nhưng lại sở hữu độ ẩm tương đối thấp nhất (8,8%), khiến tốc độ bắt lửa diễn ra gần như tức thì. Nguyên nhân là do tre nứa rụng lá liên tục vào mùa khô kết hợp với hàm lượng cellulose và silica cao trong thân lá, tạo nên lớp bùi nhùi cực kỳ dễ bén lửa dưới bức xạ nhiệt ban ngày.

Dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan thông qua các bảng ma trận phân cấp nguy cơ cháy và biểu đồ đường thể hiện động thái suy giảm độ ẩm theo chu kỳ 3 lần/tháng. Việc chuyển giao các kết quả hồi quy Fisher thành bản đồ số chuyên đề phân vùng nguy cơ cháy rừng 5 cấp tích hợp công nghệ GIS cho phép lực lượng kiểm lâm địa bàn xác định chính xác các tọa độ điểm nóng theo từng tháng. Điều này khắc phục triệt để nhược điểm của các trạm quan trắc khí tượng truyền thống vốn chỉ tính toán nguy cơ dựa trên các thông số vĩ mô mà bỏ qua đặc tính vật lý của lớp thảm thực bì mặt đất.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các bằng chứng thực nghiệm, đề tài kiến nghị 4 nhóm giải pháp đồng bộ:

  1. Điều tiết giảm tải vật liệu cháy cơ học và sinh học: Triển khai thu gom thảm mục và áp dụng kỹ thuật đốt trước có kiểm soát vào đầu mùa khô (tháng 11 đến đầu tháng 12 hàng năm) khi độ ẩm vật liệu cháy còn trên mức an toàn từ 15% đến 20%. Mục tiêu giảm từ 40% đến 50% khối lượng vật liệu cháy tinh tại các trạng thái rừng hỗn giao tre nứa và trảng cỏ rụng lá. Chủ thể thực hiện: Hạt Kiểm lâm liên huyện Bù Gia Mập - Phước Long chủ trì phối hợp cùng Ban Quản lý Khu di tích Núi Bà Rá.
  2. Quy hoạch và nâng cấp công trình phòng cháy chữa cháy: Thiết lập hệ thống băng cản lửa xanh rộng 10 - 15 m bằng các loài cây bản địa có khả năng tích nước và chịu lửa cao như Sao đen, Dầu rái; đồng thời xây dựng bổ sung 05 bể chứa nước dung tích 5.000 lít tại các sườn dốc hiểm trở phía Tây Nam và Đông Bắc trong giai đoạn 2022 - 2025. Chủ thể thực hiện: Ban Quản lý Khu di tích Núi Bà Rá phối hợp Chi cục Kiểm lâm Bình Phước.
  3. Ứng dụng công nghệ giám sát viễn thám và cảnh báo sớm: Tích hợp phần mềm cảnh báo cháy trực tuyến FireWatch Việt Nam và trích xuất dữ liệu ảnh nhiệt vệ tinh MODIS/NOAA với tần suất thu nhận 4 ảnh/ngày để tự động phát hiện sớm các điểm nhiệt bất thường trong toàn bộ 1.238,50 ha lâm phận. Chủ thể thực hiện: Chi cục Kiểm lâm tỉnh Bình Phước.
  4. Tăng cường quản lý nguồn lửa cộng đồng và tạo sinh kế bền vững: Ký cam kết bảo vệ rừng và phòng chống cháy với 100% hộ dân canh tác trên 380,56 ha nương rẫy giáp ranh; tổ chức tập huấn kỹ năng sử dụng lửa an toàn cho ít nhất 300 lao động địa phương mỗi năm; duy trì các tổ tuần tra liên ngành kiểm soát 100% người và phương tiện ra vào rừng trong các tháng cao điểm từ tháng 1 đến tháng 4. Chủ thể thực hiện: Ủy ban nhân dân thị xã Phước Long và Ủy ban nhân dân các xã, phường Sơn Giang, Thác Mơ, Phước Tín.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị thực tiễn và học thuật cho 4 nhóm đối tượng:

  • Lực lượng Kiểm lâm và Ban Quản lý rừng đặc dụng, phòng hộ: Cung cấp công cụ toán học và bảng tra cấp nguy cơ cháy cụ thể theo từng tháng mùa khô, giúp các đơn vị chủ rừng xây dựng phương án phòng chống cháy sát với thực tế lâm phận, tối ưu hóa việc phân bổ nhân lực và trang thiết bị tuần tra.
  • Các nhà nghiên cứu, giảng viên và sinh viên ngành Lâm nghiệp: Tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp luận nghiên cứu vật liệu cháy, quy trình thiết lập ô tiêu chuẩn điều tra thực địa và kỹ thuật ứng dụng mô hình hồi quy đa biến Fisher trong quản lý tài nguyên rừng và biến đổi khí hậu.
  • Cơ quan quản lý nhà nước và chính quyền địa phương: Cung cấp cơ sở khoa học để Ủy ban nhân dân thị xã Phước Long và Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Bình Phước phê duyệt quy hoạch bảo vệ rừng bền vững gắn liền với phát triển du lịch danh lam thắng cảnh Núi Bà Rá.
  • Các tổ chức phi chính phủ và chuyên gia bảo tồn sinh thái: Cung cấp bộ dữ liệu nền tảng về cấu trúc thảm thực vật và nguy cơ hỏa hoạn nhằm thiết kế các chương trình can thiệp sinh kế cộng đồng vùng đệm và giảm thiểu phát thải khí nhà kính do cháy rừng.

Câu hỏi thường gặp

  • Trạng thái thảm thực vật nào tại Núi Bà Rá có nguy cơ phát sinh cháy cao nhất?
    Trạng thái rừng hỗn giao gỗ và tre nứa (R2) có nguy cơ cháy cao nhất do tích lũy khối lượng vật liệu cháy lớn lên tới 9,94 - 10,40 tấn/ha. Vào mùa khô, lớp lá tre nứa khô rụng dày tới 2,72 - 3,30 cm và độ ẩm giảm sâu xuống dưới 10%, khiến tốc độ lan truyền ngọn lửa diễn ra rất nhanh.

  • Tại sao tháng 1 và tháng 2 lại là thời điểm nguy cơ cháy rừng chạm đỉnh?
    Số liệu khí tượng cho thấy tháng 1 và tháng 2 là giai đoạn khô hạn gay gắt nhất với lượng mưa gần như bằng 0, độ ẩm không khí hạ thấp xuống 70% và nhiệt độ ban ngày chạm mức 35°C. Các yếu tố này làm độ ẩm vật liệu cháy tụt xuống ngưỡng nguy hiểm cấp V (dưới 10%).

  • Mô hình hồi quy đa biến Fisher mang lại ưu thế gì so với phương pháp Nesterov truyền thống?
    Chỉ tiêu Nesterov chỉ dựa thuần túy vào các biến số khí quyển vĩ mô, trong khi mô hình Fisher tích hợp trực tiếp các biến thực địa gồm khối lượng và độ ẩm thực tế của vật liệu cháy dưới tán, giúp loại bỏ sai số cục bộ và đạt độ chính xác dự báo cao hơn với sai số MAE dưới 0,12.

  • Hoạt động canh tác nông nghiệp xen kẽ ảnh hưởng như thế nào đến an toàn phòng cháy rừng?
    Với 380,56 ha nương rẫy trồng điều, cao su xen kẽ rừng tự nhiên, tập quán đốt dọn thực bì trước mùa vụ của người dân nếu không được kiểm soát chặt chẽ sẽ trở thành nguồn đánh lửa trực tiếp gây cháy lan nghiêm trọng vào lâm phận rừng đặc dụng.

  • Biện pháp đốt trước vật liệu cháy cần đáp ứng điều kiện kỹ thuật nào để đảm bảo an toàn?
    Kỹ thuật đốt trước chỉ được thực hiện vào đầu mùa khô (tháng 11 - 12) khi độ ẩm vật liệu còn trên 15% - 20%, chọn thời điểm gió nhẹ (dưới 4 km/h), đốt ngược chiều gió và phải dọn sạch đường băng cô lập xung quanh dải đốt để ngăn ngừa tàn lửa cháy lan.

Kết luận

  • Luận văn đã phân tích toàn diện hiện trạng quản lý 1.238,50 ha đất lâm nghiệp và đánh giá chi tiết đặc tính vật liệu cháy trên 6 trạng thái rừng đặc trưng tại Núi Bà Rá.
  • Nghiên cứu chứng minh độ ẩm vật liệu cháy suy giảm xuống dưới ngưỡng an toàn (<10%) trong các tháng 1, 2, 3, tạo ra nguy cơ hỏa hoạn cấp V trên diện rộng.
  • Thiết lập thành công phương trình hồi quy đa biến Fisher dự báo cấp cháy rừng với sai số tuyệt đối trung bình MAE < 0,12, không xảy ra hiện tượng tự tương quan.
  • Đề xuất khung giải pháp toàn diện gồm điều tiết giảm tải thực bì, thiết lập băng cản lửa xanh, nâng cấp bồn chứa nước và tích hợp công nghệ vệ tinh FireWatch.
  • Trong giai đoạn 2022 - 2025, các cơ quan chức năng cần khẩn trương số hóa bản đồ phân vùng nguy cơ cháy và ký cam kết kiểm soát nguồn lửa với 100% hộ dân vùng đệm để bảo tồn bền vững cảnh quan di tích Núi Bà Rá.