ĐẶT VẤN ĐỀ
Cháy rừng là một thảm họa gây thiệt hại lớn đối tài nguyên rừng, tính
mạng con người và môi trường sống. Ảnh hưởng của nó không những tác động
đến một quốc gia mà còn ảnh hưởng đến cả khu vực và toàn cầu. Theo số liệu
của FAO ( 1992), mỗi ngày trên thế giới trung bình mất đi khoảng 5000 ha rừng
do nhiều nguyên nhân khác nhau.
Trong vài thập kỷ qua, trung bình mỗi năm Việt Nam mất đi hàng chục
ngàn ha rừng, trong đó mất do cháy rừng khoảng 16.000ha. Ở Sơn La, cháy
rừng xảy ra ở khắp các huyện làm tổn thất 2,5 ha rừng Thông tại xã Mường
Giôn, huyện Quỳnh Nhai, 41 ha rừng Thông tại xã Chiềng Bôm, huyện Thuận
Châu, 3 ha rừng tự nhiên tại thành phố Sơn La. (Báo cáo của Kiểm Lâm tỉnh
Sơn La, 2010)
Nguy cơ cháy rừng phụ thuộc nhiều vào các trạng thái rừng và các yếu tố
khí tượng, các yếu tố khí tượng quyết định độ ẩm của vật liệu cháy dưới tán
rừng. Vườn thực nghiệm của trung tâm sản xuất Tây Bắc gồm hai trạng thái
rừng: trạng thái rừng tự nhiên và trạng thái rừng trồng chủ yếu bao gồm các loài
cây lá kim như: Thông, Du sam có nguy cơ cháy cao vào mùa khô hanh. Khu
vực này gần đường giao thông, gần khu vực canh tác nương rẫy của đồng bào
dân tộc Thái nên có thể xảy ra cháy rừng do con người. Việc nghiên cứu giải
pháp phòng cháy đang được trung tâm quan tâm, áp dụng phương pháp dự báo
cháy rừng phổ biến để xác định nguy cơ cháy rừng. Tuy nhiên, trong thực tế
phương pháp này còn nhiều hạn chế cần điều chỉnh cho từng đối tượng, từng địa
phương khác nhau. Xuất phát từ thực tế đó, tôi thực hiện luận văn thạc sỹ:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố khí tượng khí tượng tới độ ẩm vật
liệu cháy dưới tán rừng tại vườn thực nghiệm Tây Bắc – Thành phố Sơn La”,
nhằm xác định được quy luật ảnh hưởng của một số yếu tố khí tượng chủ yếu
như nhiệt độ, độ ẩm không khí… tới độ ẩm của vật liệu cháy làm cơ sở khoa học
cho việc nâng cao hiệu quả của các phương pháp dự báo cháy rừng tại khu vực
nghiên cứu.
1
PHẦN I
2
Tại bang Nam California (Mỹ), các nhà khoa học đã tạo lập một phần
mềm quản lý cháy rừng, trong đó chỉ cần nhấp chuột là có thể tham khảo được
các thông số về địa hình, địa mạo, các loài động vật, thực vật có nguy cơ cháy
cao hiện có trong vùng. Bên cạnh đó, hồ sơ các vụ cháy (nếu có) từng xảy ra
cũng được tập hợp một cách chi tiết để cộng đồng có thể nắm bắt được nguyên
nhân và một số biện pháp ứng cứu chữa cháy một cách hiệu quả nhất. Ngoài ra,
việc đầu tư trang thiết bị chuyên dụng hàng năm cũng không ngừng tăng. Tuy
nhiên, kỷ luật đối với đội ngũ này cũng rất chặt chẽ.
Hiện nay, người ta đã sử dụng mẫu vật liệu khô trong công tác dự báo
cháy rừng, phương pháp này được người Nhật đề ra và nó được căn cứ vào số
bình quân gia quyền của sự thay đổi hàm lượng nước của nhà cửa, dụng cụ gia
đình để đánh giá mức độ cháy.
Ngoài một số biện pháp thông dụng thì trên thế giới cũng có những ứng
dụng khoa học kỹ thuật hiện đại để ứng dụng trong công tác phòng và chữa cháy
có hiệu quả rất cao như: sử dụng máy bay để dập lửa ở các khu vực cháy có địa
hình phức tạp, sử dụng bọt Oxy để chữa cháy, các nhà khoa học đã sử dụng vệ
tinh nhân tạo để phát hiện ra các đám cháy rừng sớm để có những biện pháp tác
động kịp thời …Tuy nhiên, các biện pháp này chỉ áp dụng cho những nước phát
triển có nền khoa học công nghệ hiện đại. Chưa thể áp dụng rộng rãi trên toàn
thế giới do chi phí rất cao cho mỗi lần dập lửa.
Tuy nhiên, do điều kiện lập địa mà các yếu tố khí tượng ở các khu vực sẽ
không hoàn toàn giống nhau. Do đó không thể áp dụng tất cả các phương pháp
dự báo cháy rừng nêu trên. Cũng từ đó mà khi áp dụng các phương pháp này ở
nước ta cần phải có sự điều chỉnh hợp lý để phù hợp với điều kiện khí tượng ở
mỗi địa phương.
1.2. Ở Việt Nam
Ở Việt Nam nghiên cứu về lĩnh vực này mới bắt đầu từ năm 1981, điển
hình một số công trình nghiên cứu của Phạm Ngọc Hưng (1988), Phan Thanh
Ngọ (1996), Bế Minh Châu (2001) và Vương Văn Quỳnh (2005). Các công trình
4
Trung - Thanh Hóa và Nam Đàn – Nghệ An ( 1997 - 1998) và công bố phương
pháp dự báo nguy cơ cháy rừng theo độ ẩm vật liệu cháy. Các nghiên cứu về
quy luật biến đối của các nhân tố khí tượng và ảnh hưởng của chúng đến độ ẩm
vật liệu cháy dưới tán các loại rừng trồng được lựa chọn làm hướng nghiên cứu
của nhiều sinh viên như: Nghiên cứu đặc điểm của vật liệu cháy làm cơ sở cho
việc đốt trước có điều khiển dưới rừng Thông tại Trung tâm kỹ thuật Bảo vệ
rừng số I – Thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh (Nguyễn Thị Thu, 2005);
Nghiên cứu đặc điểm vật liệu cháy ở các loại rừng ở xã Bình Thanh, huyện Kỳ
Sơn, tỉnh Hòa Bình (Nguyễn Thị Phương, 2006); Nghiên cứu ảnh hưởng của các
yếu tố khí tượng đến độ ẩm ật liệu cháy dưới tán rừng Thông tại khu bảo tồn
thiên nhiên Copia (Nhữ Thương Trần Huyền, 2009)
Trước thực tiễn cháy rừng ở Việt Nam, nhiều nghiên cứu về các phương
pháp xác định độ ẩm vật liệu cháy dưới tán rừng được thực hiện để xác định
nhanh độ ẩm vật liệu cháy có thể dự báo ngay nguy cơ cháy rừng. Trong đó việc
nghiên cứu quy luật biến đổi của thời tiết với độ ẩm vật liệu cháy là phương
pháp xác định nhanh nhất và ít tốn kém.
Trong tình hình mới, để bảo vệ tốt những cánh rừng hiện có chúng ta cần
tiếp tục đẩy mạnh việc nghiên cứu cũng như những hoạt động triển khai của
công tác này theo một chương trình mang tính hệ thống, một kế hoạch phát triển
lâu dài và chính sách đầu tư thoả đáng.
5
PHẦN II
MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.Mục tiêu
Xác định quy luật thay đổi độ ẩm VLC thông qua sự thay đổi các nhân tố
khí tượng làm cơ sở cho việc xác định nguy cơ cháy rừng hạn chế khả năng cháy
rừng trong mùa khô hanh.
2.2. Đối tượng nghiên cứu.
Các yếu tố khí tượng chủ yếu như nhiệt độ, độ ẩm không khí, lượng mưa,
- Điều tra tầng cây cao:
Tiến hành đếm số cây trong ô tiêu chuẩn rồi tiến hành đo các chỉ tiêu:
Hvn; D
1.3
; H
vn
; D
T
.
Mẫu biểu 02: Điều tra tầng cây cao
Số hiệu ÔTC: Vị trí: Ngày điều tra:
Độ dốc: Hướng dốc: Người điều tra:
Trạng thái rừng: Địa điểm:
STT Tên cây
H
vn
( m)
H
dc
(m)
D
1.3
(cm)
D
T
(m)
ST
- Điều tra tầng cây bụi, thảm tươi:
Mỗi OTC tiến hành lập 9 ÔDB có diện tích 4m
2
1.1. Thảm khô
1.2. Thảm tươi
1.3. Thảm mục
2. Độ dầy (cm)
2.1. Thảm khô
2.2. Thảm mục
- Thu thập số liệu khí tượng:
Sử dụng các dụng cụ quan trắc để đo đếm số liệu khí tượng vào lúc 13h
hàng ngày (trong 30 ngày) tại các OTC gồm: nhiệt độ không khí, độ ẩm không
khí; tốc độ gió.
8
1
2
5
3
4
Mẫu biểu 05: Số liệu khí tượng quan trắc
OTC: Người điều tra:
Địa điểm: Ngày điều tra:
STT Ngày T W V Ghi chú
- Mẫu vật liệu cháy:
Được tiến hành thu thập vào thời điểm từ 13h – 14h hàng ngày:
+ Mẫu vật liệu cháy được lấy ngẫu nhiên ở 30 điểm trong ÔTC sau đó
trộn đều cân lấy 50g (m
1
). Mẫu được sấy ở nhiệt độ 100±5
0
c trong 6-7h cho tới
trạng thái khô kiệt đem cân đem cân ghi m
o
m
1
: khối lượng trước khi sấy (g)
m
o
: khối lượng khô kiệt (g)
Mẫu biểu 08: Kết quả độ ẩm của VLC
Ngày OTC 1 OTC 2
VLC Mấu gỗ VLC Mấu gỗ
- Xác định hệ số bắt cháy k của vật liệu cháy:
Trong đó: M: Khối lượng vật liệu khô và tươi (kg/ha) ( M =m
1
+ m
2
)
m
1
: Khối lượng vật liệu khô (kg/ha)
m
2
: Khối lượng vật liệu tươi (kg/ha)
k: hệ số khả năng bắt cháy.
Hệ số k theo các mức độ bắt cháy được thể hiện trong bảng 01 sau:
Bảng 01. Mức độ bắt cháy theo hệ số k
Hệ số khả năng bắt cháy (k) Mức độ cháy
<0.2 Không cháy
0,2-0,29 Ít cháy
0,3-0,49 Dễ bén cháy
0,5 -0,7 Dễ cháy
>0.7 Rất dễ cháy
4 Logarithmic y = a + b. lnx (2-4)
5 Growth y = e
(a +bx)
(2-5)
6 Cubic y = a + b. x + c. x
2
+ d. x
3
(2-6)
7 S y= e
(a + b/x)
(2-7)
8 Inverse y = a + b/x (2-8)
9 Power y = a. x
b
(2-9)
Ghi chú: a, b, c, d là các tham số, R
2
là hệ số tương quan bình phương, sig
là tiêu chuẩn kiểm tra (nếu sig < 0,05 thì các hệ số mới tồn tại). Dựa vào R
2
và
sig để lựa chọn phương trình tối ưu nhất.
Để xác định các tham số có thể tính toán theo các công thức sau:
2
.
i i
i i i i
y na b x
y x a x b x
∑
(2-13)
Q
y
=
( )
2
2
y
y
n
−
∑
∑
(2-14)
Q
x
=
( )
2
2
x
x
n
−
∑
∑
(2-15)
y
< 0,3: X, Y có quan hệ yếu
0,3
≤
r
< 0,5: X, Y có quan hệ vừa
0,5
≤
r
< 0,7: X, Y có quan hệ tương đối chặt
0,7
≤
r
< 0,9: X, Y có quan hệ chặt
0,9
≤
r
< 1: X, Y có quan hệ rất chặt
12
+ Phương trình hồi quy tuyến tính nhiều lớp mô phỏng mối quan hệ
tổng hợp của các nhân tố khí tướng đến độ ẩm VLC và mẫu gỗ.
y = a + b.x
Trong đó: y là độ ẩm VLC hoặc mẫu gỗ
x = P + W – T – LBH – V
P, W: lần lượt là lượng mưa ngày và độ ẩm không khí lúc 13h là chỉ tiêu
tăng có lợi
T, LBH, V: lần lượt là nhiệt độ, lượng bốc hơi, tốc độ gió lúc 13h là chỉ
10%, nhiều rễ cây, thành phần cơ giới đất thịt nhẹ đến trung bình. Tầng thảm
mục khoảng 1-4cm. Thích hợp cho sự sinh trưởng của cây rừng.
3.1.4. Khí hậu, thủy văn.
Khí hậu nhiệt đới gió mùa vùng núi , mùa đông lạnh khô, mùa hè nóng
ẩm, mưa nhiều. Mùa nóng từ tháng 4 -10 hàng năm, mưa nhiều chiếm 80% tổng
lượng mưa cả năm, mùa này đôi khi xuất hiện gió Lào khô, nóng. Mùa khô lạnh
từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, mùa này thường xuất hiện sương mù, đôi khi
có sương muối.
Tổng lượng mưa bình quân năm 1.355 mm, nhiệt độ không khí bình quân
22,5
0
C, độ ẩm 80%. Quanh khu vực vườn có suối nhỏ chảy qua.
14
3.1.5. Tài nguyên rừng
Vườn sưu tập thực vật Chiềng Sinh và Lâm viên Sơn La thành lập năm
1998 với mục đích chính là sưu tập, bảo tồn các loài động, thực vật. Đây là một
trong những khu vực thuộc tỉnh Sơn La có diện tích rừng và đất có khả năng
phát triển lâm nghiệp khá lớn. Đất đai phù hợp với nhiều loại cây, có điều kiện
xây dựng hệ thống rừng phòng hộ và tạo các vùng rừng kinh tế hàng hoá có giá
trị cao.
Khu Vườn sưu tập thực nghiệm Tây Bắc có tổng diện tích là 37,5 ha. Với
150 loài cây gồm các họ như: Dẻ, kháo, ngũ gia bì… Các loài thực vật quý hiếm
như: Lát hoa, Lim xanh, Pơmu, Thông ba lá, Nghiến, Thông đỏ, Du sam… Khu
vực rừng trồng chia thành 2 loại:
+ Cây Thông được trồng hỗn giao với Long não, Dẻ, Vối thuốc.
+ Cây Thông được trồng hỗn giao với Bạch đàn, Keo tai tượng, Xoan.
Về tài nguyên động vật, có rất ít các loài động vật sinh sống ở đây. Chủ
yếu là các loài Chim và một số ít loài động vật nhỏ.
3.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội
Vườn sưu tập thực vật nằm gần bản Noong La và bản Sẳng xã Chiềng
- Rừng Thông là trạng thái rừng có nguy cơ cháy cao được trồng ở vị trí
gần rừng tự nhiên có mật độ thưa. Nếu cháy rừng xảy ra rất dễ lan tràn sang khu
rừng tự nhiên.
16
PHẦN IV
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
4.1. Kết quả nghiên cứu đặc điểm cấu trúc rừng
4.1.1. Kết quả nghiên cứu đặc điểm tầng cây cao
Ảnh 01: Tầng cây cao ở rừng trồng Ảnh 02: Tầng cây cao ở rừng TN
Kết quả điều tra các chỉ tiêu sinh trưởng trung bình tầng cây cao của 2
OTC tại rừng Thông và rừng tự nhiên được thể hiện trong bảng 4.1:
Bảng 4.1: Kết quả điều tra tầng cây cao.
Loại rừng
H
vn
(m)
H
dc
(m)
D
1.3
(cm)
D
t
(m)
Mật độ
(cây/ha)
ST
%
Tốt TB Xấu
4 Chó đẻ, Dương xỉ, Cỏ dại 1.15 20
5 Dây khúc khắc, Dây leo, Cỏ lào 0.65 15
6 Cỏ dại, Nấu bụi, Dây leo 0.85 15
7 Hà thủ ô, Chó đẻ, Dây leo 1 25
8 Chó đẻ, Dây leo, Vón vén 1.35 20
9 Mâm xôi, Cỏ dại, Chó đẻ 1.25 10
Trung bình 1,04 20
18
Chiều cao trung bình của tầng cây bụi, thảm tươi ở rừng trồng là 1,04 m
biến động trong khoảng 0,65 – 1,35 ( m) với độ che phủ 20% đã làm ảnh hưởng
đến sự sinh trưởng, phát triển của cây Thông. Chiều cao lớn nhất của tầng cây
bụi, thảm tươi khá lớn 1,35 m ở những nơi có độ che phủ thấp nhất là 10% làm
mặt đất nhận được lượng nhiệt nhiều hơn làm cho độ ẩm VLC giảm nhanh.
b. Đặc điểm tầng cây bụi, thảm tươi ở rừng tự nhiên
Kết quả điều tra tình hình sinh trưởng của tầng cây bụi, thảm tươi ở rừng
tự nhiên trong thời gian nghiên cứu được thể hiện qua bảng 4.3:
Bảng 4.3: Kết quả điều tra tầng cây bụi thảm tươi ở rừng tự nhiên
ODB Thành phần loài
Chiều cao TB
(m)
Độ che phủ
(%)
1 Nấu bụi, Vón vén, Chít 0.4 35
2 Giềng, Chó đẻ, Cỏ dại 0,8 45
3 Sặt, Vón vén, Nấu bụi, Dây leo 0.9 20
4 Chít, Chó đẻ, Sặt, Vón vén 1.2 35
5 Cỏ dại, Sặt, Chít, Chó đẻ 0.8 45
6 Cỏ dại, Nấu bụi, Dây mật, Dây leo 0.85 30
7 Song mây, Dây mật, Nấu bụi 0.85 30
8 Giềng, Chó đẻ, Chít, Cỏ dại 0.7 35
có sự chênh lệch nhau khá lớn. Khối lượng các thành phần VLC ở rừng tự nhiên
luôn cao hơn rừng trồng. Tổng khối lượng thảm khô và thảm mục ở rừng trồng
là 5,55 tấn/ha lớn hơn mức tối thiểu quy định vể tiêu chuẩn VLC cho đốt trước ở
rừng Thông (5 tấn/ha). Trong 3 thành phần VLC, thảm tươi luôn có khối lượng
lớn hơn chủ yếu là một số loài cây như: Chó đẻ, Dương sỉ…khi chết trở thành
nguồn vật liệu có nguy cơ cháy cao.
Kết quả về độ dầy VLC dưới tán rừng trồng và rừng tự nhiên được thể
hiện trong bảng 4.5:
Bảng 4.5: Thành phần và độ dầy VLC
Thành phần Rừng trồng Rừng tự nhiên
20
2.1. Thảm khô (cm) 3,54 4,82
2.2. Thảm mục (cm) 0,92 3,22
Thảm khô và thảm mục là nguồn vật liệu có khả năng bén lửa cao nên xác
định độ dày của chúng làm cơ sở cho việc xác định tốc độ đám cháy nếu cháy
rừng xảy ra. Khối lượng và độ dầy VLC là hai chỉ tiêu kinh nghiệm được sử
dụng để dự tính tốc độ lan tràn. Kết quả ở bảng 4.5 cho thấy thành phần thảm
khô ở 2 trạng thái rừng có sự khác nhau, độ dầy của 2 thành phần vật liệu cháy ở
rừng tự nhiên lớn hơn rừng trồng.
4.2. Quy luật biến đổi của các yếu tố khí tượng.
4.2.1. Quy luật biến đổi của nhiệt độ không khí
Nhiệt độ là yếu tố gây ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cháy rừng như
làm rút ngắn quá trình khô của vật liệu cháy, làm vật liệu cháy nhanh bén lửa;
làm độ ẩm không khí giảm và bề mặt đất nóng lên … Nhiệt độ mặt đất càng
cao thì độ chênh lệch nhiệt độ của lớp không khí theo chiều thẳng đứng càng
lớn, do đó nhiệt độ mặt đất càng cao thì độ ẩm vật liệu cháy càng thấp.
Nhiệt độ không khí ảnh hưởng rất lớn đến độ ẩm và khả năng cháy của
vật liệu nên cần phải nghiên cứu sự biến đổi của nhiệt độ không khí để dự báo
khả năng cháy rừng, từ đó đưa ra các biện pháp phòng và chữa cháy rừng chủ
động hơn.
22
Qua hình 4.3, ta thấy nhiệt độ không khí dưới tán rừng tự nhiên luôn thấp
hơn rừng trồng nên khả năng gây nguy cơ cháy rừng ở rừng tự nhiên thấp hơn
rừng trồng. Sự biến đổi độ ẩm không khí dưới tán rừng ở hai trạng thái tương
đối đồng đều cùng đạt giá trị lớn nhất vào ngày 26 tháng 02 và thấp nhất vào
ngày 17 tháng 03.
4.2.2. Quy luật biến đổi của độ ẩm không khí
Độ ẩm không khí là nhân tố gây ảnh hưởng tích cực hoặc tiêu cực đến quá
trình phát sinh cháy rừng và quy mô đám cháy. Độ ẩm không khí càng cao thì
vật liệu cháy càng ẩm, khó xảy ra cháy; ngược lại, độ ẩm thấp vật liệu cháy khô
dẫn tới dễ xảy ra cháy rừng và cháy lớn.
a. Đối với rừng trồng
Kết quả nghiên cứu sự biến đổi của độ ẩm không khí dưới tán rừng trồng
vào lúc 13h hàng ngày được thể hiện qua biểu đồ sau:
23
Dựa trên hình 4.4, ta thấy độ ẩm không khí dưới tán rừng cao nhất là
90,8% (ngày 17/3) và thấp nhất là 59,4% (ngày 26/2), biên độ dao động là
31,4%. Từ ngày 3/3 đến ngày 12/3 độ ẩm không khí ổn định có biên độ dao
động nhỏ do trong những ngày này nhiệt độ có biên độ dao động nhỏ nên độ ẩm
không khí dưới tán rừng trồng cũng biến động nhẹ.
b. Đối với rừng tự nhiên
Kết quả nghiên cứu sự biến đổi của độ ẩm không khí dưới tán rừng tự
nhiên vào lúc 13h hàng ngày được thể hiện qua biểu đồ sau:
Dựa trên hình 4.5, ta thấy độ ẩm không khí dưới tán rừng tự nhiên cao
nhất là 93% (ngày 17/3 ) và thấp nhất là 62,2% (ngày 26/2), biên độ dao động là
30,8%. Từ ngày 3/3 đến ngày 12/3 độ ẩm không khí ổn định có biên độ dao
động nhỏ do trong những ngày này nhiệt độ có biên độ dao động nhỏ nên độ ẩm
không khí dưới tán rừng tự nhiên cũng biến động nhẹ.
c. So sánh sự biến đổi độ ẩm giữa rừng trồng và rừng tự nhiên
Kết quả so sánh sự biến đổi về độ ẩm không khí dưới tán rừng giữa rừng
trí khác nhau cũng tác động tới đám cháy ở các mức độ khác nhau.
25
Copyright: Tài liệu đại học ©