Luận án Nghiên cứu đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng thông ở huyện sóc sơn, Thành phố Hà Nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRẦN KIM KHÁNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐÁM CHÁY TRÊN MẶT ĐẤT RỪNG THÔNG Ở HUYỆN SÓC SƠN, THÀNH PHỐ HÀ NỘI Ngành: Quản lý tài nguyên rừng Mã số: 9620211 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. GS.TS. Vương Văn Quỳnh 2. PGS.TS. Ngô Văn Xiêm HÀ NỘI - 2024 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận án tiến sĩ với đề tài “Nghiên cứu đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội” mã số 9620211 là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực, khách quan, nghiêm túc và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình khoa học khác dưới hình thức nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án này đều đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án này đã ghi rõ nguồn gốc. Mọi sai sót tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Hà Nội, ngày tháng 6 năm 2024 Tác giả luận án Trần Kim Khánh ii LỜI CẢM ƠN Luận án tiến sĩ với đề tài “Nghiên cứu đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội”, mã số 9620211 là công trình nghiên cứu về đặc điểm đám cháy và phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật chữa cháy các đám cháy trên bề mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội. Quá trình thực hiện đề tài, tôi đã gặp nhiều khó khăn, trong đó có đại dịch Covid-19 kéo dài. Nhưng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy, cô giáo cùng đồng nghiệp và gia đình cùng sự nỗ lực của bản thân, tôi đã hoàn thành nội dung nghiên cứu và mục tiêu đặt ra. Tôi xin đặc biệt bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc với GS.TS. Vương Văn Quỳnh và PGS.TS.NGND. Ngô Văn Xiêm, là hai thầy giáo hướng dẫn, đã định hướng và tận tình hướng dẫn, hỗ trợ, động viên tôi. Tôi cũng chân thành cảm ơn PGS.TS. Bế Minh Châu, PGS.TS. Phùng Văn Khoa cùng nhiều thầy giáo đã tư vấn, cung cấp tài liệu, số liệu khoa học và góp ý để tôi hoàn thành Luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, Phòng Đào tạo sau đại học, Khoa Quản lý tài nguyên rừng và Môi trường, Ban Quản lý rừng phòng hộ - đặc dụng Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi khảo sát rừng, làm thực nghiệm đốt thực nghiệm, góp ý bản Luận án. Tôi cũng cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học PCCC, lãnh đạo các đơn vị, nơi tôi công tác đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và vợ tôi cùng các thành viên đã luôn động viên tinh thần, hỗ trợ tôi rất nhiều về mọi mặt; hy sinh cả về thời gian, vật chất và tinh thần để giúp tôi hoàn thành Luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Tác giả Trần Kim Khánh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................ vi DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................. vii DANH MỤC CÁC CHỮ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT .................................. ix MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1. Đặt vấn đề ........................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................... 3 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ........................................................................... 3 4. Những đóng góp mới của luận án ..................................................................... 4 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU..................................... 6 1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ................................................................. 6 1.1.1. Các nghiên cứu trên thế giới về cháy rừng và phòng cháy chữa cháy rừng .................................................................................................... 6 1.1.2. Các nghiên cứu trên thế giới về phòng cháy chữa cháy rừng Thông ........................................................................................................ 23 1.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ............................................................... 24 1.2.1. Các nghiên cứu ở Việt Nam về phòng cháy chữa cháy rừng ....... 24 1.2.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam về phòng cháy chữa cháy rừng Thông 34 1.3. Tình hình nghiên cứu về phòng cháy chữa cháy rừng ở huyện Sóc Sơn .. 36 1.3.1. Các nghiên cứu về phòng cháy chữa cháy rừng ở huyện Sóc Sơn ..... 36 1.3.2. Các nghiên cứu về phòng cháy chữa cháy rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ............................................................................................................ 36 1.4. Một số khái niệm có liên quan ..................................................................... 37 1.4.1. Phương pháp chữa cháy rừng....................................................... 37 1.4.2. Chiến thuật chữa cháy rừng.......................................................... 37 1.4.3. Kỹ thuật chữa cháy rừng ............................................................... 37 iv 1.4.4. Phương án chữa cháy rừng........................................................... 38 Chương 2 PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................................... 40 2.1. Phạm vi, đối tượng nghiên cứu .................................................................... 40 2.1.1. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 40 2.1.2. Đối tượng nghiên cứu ................................................................... 41 2.2. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 42 2.3. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 42 2.3.1. Phương pháp luận ......................................................................... 42 2.3.2. Phương pháp thu thập và xử lý thông tin ..................................... 46 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................ 58 3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ...................................................................................................... 58 3.1.1. Địa hình khu vực rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ............................. 58 3.1.2. Điều kiện khí tượng khu vực rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ........... 59 3.1.3. Đặc điểm hiện trạng rừng và vật liệu cháy trong rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ........................................................................................... 62 3.2. Đặc điểm các đám cháy trên mặt đất ở rừng Thông ở huyện Sóc Sơn...... 76 3.2.1. Dạng cháy ở rừng Thông ở huyện Sóc Sơn .................................... 76 3.2.2. Chiều cao ngọn lửa và tốc độ lan truyền của các đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn .............................................................. 77 3.3. Chữa cháy đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn .............. 92 3.3.1. Hiện trạng phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật chữa cháy rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ............................................................................. 92 3.3.2. Đề xuất các phương pháp, chiến thuật và kỹ thuật chữa cháy đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ..................................... 109 3.4. Công cụ xác định nhanh đặc điểm đám cháy và phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật chữa cháy đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ........ 130 v 3.4.1. Căn cứ để xác định nhanh đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ........................................................................... 130 3.4.2. Công cụ xác định nhanh đặc điểm đám cháy và phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật chữa cháy đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn .......................................................................................................... 135 KẾT LUẬN .................................................................................................. 140 TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ ................................................................. 142 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 145 PHỤ LỤC vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1. Đánh giá nguy cơ cháy rừng theo chỉ số P được E.A. Shetinsky đề xuất .................................................................................................................. 14 Bảng 1. 2. Thành phần hóa học và nhiệt lượng tỏa ra của 1 kg VLC rừng Thông .............................................................................................................. 23 Bảng 2. 1: Độ dốc của ô đốt thử nghiệm ........................................................ 49 Bảng 2. 2: Mẫu biểu ghi kết quả điều tra các yếu tố ảnh hưởng đến đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ..................................... 50 Bảng 2. 3: Các OTC rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ........................................ 51 Bảng 3. 1: Phân bố diện tích rừng (ha) theo độ dốc và độ cao ....................... 58 Bảng 3. 2: Chỉ tiêu khí hậu cơ bản ở huyện Sóc Sơn ..................................... 59 Bảng 3. 3: Phân bố diện tích rừng trồng theo tuổi ở huyện Sóc Sơn .............. 64 Bảng 3. 4: Tần suất tích lũy số ODB (25 m2) theo chiều cao cây bụi thảm tươi .. 67 Bảng 3. 5: Tỷ lệ phần trăm lá, cành, quả và vỏ Thông trong thảm khô ......... 69 Bảng 3. 6: Chiều dài lá thông ở 5 OTC điển hình .......................................... 70 Bảng 3. 7: Đường kính lá Thông (Dla) ở 5 OTC điển hình ............................ 70 Bảng 3. 8: Số liệu đốt VLC trên các mô hình đốt thử nghiệm ....................... 78 Bảng 3. 9: Chiều cao ngọn lửa và vận tốc đám cháy thử nghiệm dưới rừng Thông ở huyện Sóc Sơn .................................................................................. 82 Bảng 3. 10: Chiều cao và tốc độ lan truyền ngọn lửa tính theo phương trình thực nghiệm ..................................................................................................... 83 Bảng 3. 11: Số liệu điều tra các bãi đốt thực nghiệm ở nơi có thảm ràng ràng ..... 90 Bảng 3. 12: Điều kiện để áp dụng từng kỹ thuật CCR ................................... 94 Bảng 3. 13: Chiến thuật chữa cháy đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ............................................................................................... 116 Bảng 3. 14: Khoảng cách tiếp cận của các phương tiện, dụng cụ chữa cháy trực tiếp phụ thuộc vào chiều cao ngọn lửa đám .......................................... 128 Bảng 3. 15: Phương pháp chữa cháy đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ............................................................................................... 133 Bảng 3. 16: Hiệu quả và định mức sử dụng phương tiện CCR ................... 135 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2. 1: Ô đốt thử nghiệm (mô hình vật lý) ................................................ 49 Hình 2. 2: Sơ đồ kết hợp phương pháp phân tích logic và phương pháp chuyên gia ....................................................................................................... 57 Hình 3. 1 Biến động của chỉ số khí tượng tổng hợp P trong năm ................... 61 Hình 3. 2: Phân bố diện tích rừng (màu xanh) ở huyện Sóc Sơn do BQLRPHĐD Hà Nội quản lý .......................................................................... 62 Hình 3. 3: Thực trạng tuổi rừng trồng ở huyện Sóc Sơn ................................ 64 Hình 3. 4: Đặc điểm cấu trúc 2 tầng của rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ........ 65 Hình 3. 5: Cây bụi cao dưới tán rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ...................... 67 Hình 3. 6: Vật liệu khô dưới rừng Thông ....................................................... 68 Hình 3. 7: Lượng thảm khô ở các OTC .......................................................... 71 Hình 3. 8: Phân bố tần suất OTC theo khối lượng thảm khô .......................... 72 Hình 3. 9: Sự phù hợp giữa khối lượng thảm khô tính được theo phương trình thực nghiệm (Mtkpt) với thực tế (Mtktt) ............................................................. 73 Hình 3. 10: Đường cong tích lũy tần suất xuất hiện lượng thảm khô dưới rừng Thông ở huyện Sóc Sơn .................................................................................. 74 Hình 3. 11: Lớp thảm khô ở nơi không có và có cây bụi thảm tươi ............... 75 Hình 3. 12: Lớp thảm khô ở nơi có cây bụi thảm tươi chủ yếu là ràng ràng .. 76 0 Hình 3. 13: Mối tương quan giữa chiều cao ngọn lửa Hlua (m) với độ dốc ( ) và khối lượng VLC (tấn/ha) ............................................................................ 79 Hình 3. 14: Mối tương quan giữa chiều cao ngọn lửa Hlua (m) với khối lượng o VLC (tấn/ha), độ ẩm VLC Wvlc (%), độ dốc D ( ) và tốc độ gió Vg (m/s) ..... 80 Hình 3. 15: Đốt thử nghiệm đám cháy dưới rừng Thông ............................... 82 Hình 3. 16: Mối tương quan giữa chiều cao ngọn lửa và tốc độ lan truyền của đám cháy tính theo phương trình thực nghiệm (Hlupt, Vcpt) với số liệu thực tế (Hlupt, Vcpt) ....................................................................................................... 83 viii Hình 3. 17: Bản đồ phân bố độ cao ở khu vực nghiên cứu ............................. 85 Hình 3. 18: Bản đồ phân bố độ dốc ở khu vực nghiên cứu ............................ 85 Hình 3. 19: Sự phù hợp giữa lượng thảm khô tính được theo phương trình thực nghiệm (Mtn) với thực tế (Mtt) ................................................................. 86 Hình 3. 20: Công cụ ước tính lượng thảm khô ở rừng Thông ở huyện Sóc Sơn 87 Hình 3. 21: Ước tính lượng thảm khô cho vị trí bất kỳ trong rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ................................................................................................. 88 Hình 3. 22: Thực nghiệm xác định đặc điểm đám cháy ràng ràng dưới ......... 89 Hình 3. 23: Mối tương quan giữa chiều cao ngọn lửa với chiều cao lớp ràng ràng .................................................................................................................. 90 Hình 3. 24: Một loại bàn dập bằng thép dùng để CCR ................................... 97 Hình 3. 25: Máy thổi gió CCR do Trường Đại học Lâm nghiệp cải tiến (DAĐL-2011/06) ............................................................................................. 98 Hình 3. 26: Các lô rừng (màu đỏ) có thể sử dụng nước để chữa cháy ........... 99 Hình 3. 27: Sử dụng cào để chữa cháy trực tiếp đám cháy thực nghiệm ..... 110 Hình 3. 28: Áp dụng chiến thuật chữa cháy chặn đầu với các đám cháy nhỏ .. 114 Hình 3. 29: Thực nghiệm sử dụng lăng vòi phun nước CCR ở huyện Sóc Sơn ..123 Hình 3. 30: Mô hình nối dài cán bàn dập lửa và ống xả máy thổi gió .......... 125 Hình 3. 31: Mẫu trang phục CCR - sáng kiến cải tiến - Trường Đại học PCCC 126 Hình 3. 32: Khoảng cách tiếp cận với từng trang phục khi chữa cháy đám cháy mặt trên mặt đất rừng ............................................................................ 127 Hình 3. 33: Sơ đồ luồng thông tin và các tác nhân trong website ................ 137 Hình 3. 34 Giao diện của website cung cấp đặc điểm đám cháy và kỹ thuật CCR ............................................................................................................... 139 ix DANH MỤC CÁC CHỮ VÀ KÝ HIỆU VIẾT TẮT 1. Các chữ viết tắt Chữ viết tắt Nội dung diễn giải BQLRPHĐD Ban quản lý rừng phòng hộ - đặc dụng BVR Bảo vệ rừng CCR Chữa cháy rừng CHCC Chỉ huy chữa cháy CNCH Cứu nạn cứu hộ CP Độ che phủ CS PCCC & CNCH Cảnh sát phòng cháy chữa cháy và cứu nạn cứu hộ ĐTC Độ tàn che KĐ Kinh độ KTXH Kinh tế - xã hội LLPT Lực lượng và phương tiện LLCC lực lượng chữa cháy LLCS Lực lượng Cảnh sát LLPT Lưc lượng và phương tiện NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn OBD Ô dạng bản OTC Ô tiêu chuẩn PACC Phương án chữa cháy PCCC Phòng cháy chữa cháy PCCCR Phòng cháy chữa cháy rừng PCR Phòng cháy rừng VĐ Vĩ độ VLC Vật liệu cháy x 2. Các ký hiệu viết tắt Ký hiệu Nội dung diễn giải Đơn vị Doc Độ dốc mặt đất rừng độ Hlửa, Hlua Chiều cao ngọn lửa m Mgo Trữ lượng lâm phần kg Mvlc Khối lượng vật liệu cháy kg Mtkpt Khối lượng thảm khô thực nghiệm theo phương trình kg Mtktt Khối lượng thảm khô thực tế kg P Chỉ số khí tượng tổng hợp - Pi Chỉ số khí tượng tổng hợp ngày thứ i - Tuoi Tuổi rừng năm Vgió, Vg Vận tốc gió m/s Wkk Độ ẩm không khí % Wvlc Độ ẩm vật liệu cháy % 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Rừng Thông của Hà Nội tập trung nhiều ở huyện Sóc Sơn chủ yếu là Thông ba lá. Năm 1972, Styles và Burley (Styles F.B and Burley J., 1972) định danh cho khu vực hỗn hợp có xuất hiện loài này và kết luận theo các điều khoản của quy định quốc tế về định danh thực vật học, tên hợp lệ của Thông ba lá được công bố là Pinus kesiya Royle ex Gordon, (sau đây gọi tắt là Thông). Do thành phần VLC chủ yếu là lá với khối lượng lớn lại chứa nhiều dầu nhựa nên rừng Thông rất dễ cháy. Vào mùa hanh khô, rừng Thông ở huyện Sóc Sơn chủ yếu là Thông ba lá, trở thành đối tượng có nguy cơ cháy rất cao. Mặc dù thành phố Hà Nội và cộng đồng địa phương đã áp dụng nhiều biện pháp phòng cháy khác nhau nhưng hàng năm, trên địa bàn huyện Sóc Sơn vẫn xảy ra nhiều vụ cháy rừng, gây thiệt hại cho diện tích rừng và ngân sách cho công tác chữa cháy, phục hồi rừng sau cháy (phụ lục 18). Cháy rừng Thông ở huyện Sóc Sơn không chỉ làm thiệt hại đến tài nguyên rừng, mà còn ảnh hưởng lớn đến môi trường sinh thái, khu du lịch tâm linh, nghỉ dưỡng và giáo dục trải nghiệm của rừng nơi đây. Do biến đổi khí hậu và những thay đổi bất thường của thời tiết làm mức độ khô hạn và nguy cơ cháy rừng Thông ngày càng cao. Vì vậy, công tác PCCCR cho rừng Thông ở huyện Sóc Sơn ngày càng cấp thiết và đã nhận được sự quan tâm đặc biệt của các ngành, các cấp từ Trung ương đến địa phương. Công tác PCR là chủ đạo, song việc chủ động về mọi mặt chuẩn bị cho công tác CCR cũng rất quan trọng, nhằm giảm thiểu thiệt hại tối đa thiệt hại của từng vụ cháy rừng. CCR Thông ở huyện Sóc Sơn là công tác rất cần thiết nhằm bảo vệ tài nguyên rừng, tài sản của nhân dân và gìn giữ môi trường sinh thái bền vững của Thủ đô. Tuy nhiên, CCR là công tác hết sức phức tạp, trước khi ra quyết định, người chỉ huy chữa cháy cần phải xác định đầy đủ những thông tin về trạng thái rừng, điều kiện địa hình, đặc điểm thời tiết, đặc điểm cụ đám cháy 2 để áp dụng phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật chữa cháy và huy động LLPT sao cho phù hợp với từng đám cháy rừng Thông cụ thể. Trong thực tế hiện nay, việc này vẫn còn là một hạn chế. Nguyên nhân chủ yếu là LLCC thường không có đủ thông tin, dữ liệu để có thể xác định nhanh và chính xác những đặc điểm về hiện trạng rừng Thông, đặc điểm địa hình, đặc điểm thời tiết hiện thời và điều quan trọng hơn là chưa xác định được đặc điểm của đám cháy rừng Thông cụ thể. Những đặc điểm đám cháy rừng Thông ở huyện Sóc Sơn có liên hệ chặt với các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến đám cháy, nhưng vấn đề này vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Do chưa xác định được các đặc điểm cho từng đám cháy rừng Thông cụ thể nên chưa thể áp dụng các phương pháp, chiến thuật và kỹ thuật chữa cháy một cách phù hợp. Đây là nguyên nhân giải thích tại sao trong đa số các trường hợp cháy rừng Thông, mặc dù nhiều lực lượng được huy động nhưng phải mất rất nhiều thời gian mới có thể dập tắt được đám cháy. Thực tế chỉ ra rằng, khi không xác định được chính xác đặc điểm của đám cháy rừng Thông thì người chỉ huy chữa cháy sẽ không thể quyết định được phương pháp, chiến thuật và kỹ thuật CCR một cách phù hợp và không thể chữa cháy một cách có hiệu quả. Để góp phần xây dựng cơ sở khoa học, giải quyết các tồn tại trên, tôi đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội” cho Luận án Tiến sĩ của tôi. Đề tài tập trung nghiên cứu đặc điểm những yếu tố có ảnh hưởng mang tính quyết định đến đặc điểm đám cháy và mối quan hệ của chúng với đặc điểm của đám cháy trên mặt đất rừng Thông; xây dựng công cụ (là một trang web) để xác định nhanh đặc điểm diễn biến của đám cháy theo thời gian thực. Từ đó, Ban chỉ đạo và Ban chỉ huy chữa cháy rừng có thể tham khảo, đưa ra các quyết định về phương pháp, chiến thuật và kỹ thuật chữa cháy một cách phù hợp cho từng đám cháy trên mặt đất rừng Thông. 3 2. Mục tiêu nghiên cứu 2.1. Mục tiêu chung Góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học xác định đặc điểm đám cháy và phương pháp chữa cháy, chiến thuật chữa cháy cùng kỹ thuật chữa cháy các đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn, TP. Hà Nội. 2.2. Mục tiêu cụ thể - Xác định được các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn. - Xác định được đặc điểm các đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn. - Xác định được cơ sở khoa học để đề đưa ra phương pháp, chiến thuật và kỹ thuật chữa cháy phù hợp nhất đối với từng đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn. - Thiết lập các căn cứ khoa học để xây dựng công cụ xác định nhanh những yếu tố ảnh hưởng đến đặc điểm các đám cháy và phương pháp, chiến thuật cùng kỹ thuật chữa cháy từng đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3.1. Ý nghĩa khoa học - Đề tài đã mô hình hóa được mối tương quan giữa đặc điểm đám cháy với các yếu tố ảnh hưởng, làm cơ sở để xác định nhanh đặc điểm đám cháy và phương pháp, chiến thuật cùng kỹ thuật CCR rừng Thông ở huyện Sóc Sơn. - Đề tài là một trong những công trình đầu tiên nghiên cứu căn cứ khoa học để xây dựng công cụ xác định nhanh đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông và ứng dụng nó để xác định nhanh phương pháp, chiến thuật và kỹ thuật chữa cháy cho từng đám cháy trên mặt đất rừng Thông cụ thể ở huyện Sóc Sơn. 4 - Đề tài đã góp phần định hướng khả năng ứng dụng; thúc đẩy tăng cường áp dụng công nghệ hiện đại vào hoạt động PCCCR nói chung và CCR nói riêng ở Việt Nam 3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Đề tài đã góp phần giải quyết một khó khăn của công tác CCR hiện nay là xác định nhanh phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật chữa cháy cho từng đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở từng vị trí cụ thể theo thời gian thực. - Đề tài cũng đã xây dựng được trang web cung cấp nhanh thông tin về đặc điểm đám cháy (chiều cao ngọn lửa và vận tốc lan truyền) theo thời gian thực cho từng đám cháy trên mặt đất rừng Thông cụ thể ở huyện Sóc Sơn. Đây là công cụ rất có ý nghĩa để hỗ trợ các cơ quan chức năng và các lực lượng CCR của địa phương và lực lượng chi viện chữa cháy. 4. Những đóng góp mới của luận án 4.1. Về mặt lý luận - Đề tài góp phần bổ sung kiến thức về mối liên hệ định lượng giữa đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông với các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu. - Đề tài đã lượng hóa bằng những phương trình thực nghiệm cho phép xác định nhanh đặc điểm của các đám cháy trên mặt đất rừng Thông. - Đề tài góp phần bổ sung các số liệu ở khu vực nghiên cứu nói riêng và căn cứ khoa học về công tác PCCCR Thông rừng Thông nói chung. 4.2. Về mặt thực tiễn - Đề tài xây dựng được bộ cơ sở dữ liệu xác định nhanh đặc điểm các yếu tố quyết định nhiều nhất đến đặc điểm đám cháy rừng ở khu vực nghiên cứu: (1) Đặc điểm trạng thái rừng như tên trạng thái rừng, tuổi rừng, khối lượng VLC dưới rừng của từng điểm cách đều 30m trên toàn diện tích rừng Thông ở khu vực nghiên cứu. 5 (2) Số liệu về độ dốc, độ cao của từng điểm cách đều 30m trên toàn diện tích rừng Thông ở khu vực nghiên cứu. (3) Số liệu về nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa lưu trữ đến từng giờ ở khu vực nghiên cứu. (4) Số liệu về khoảng cách đến đường giao thông của các từng địa điểm trên toàn diện tích rừng Thông ở khu vực nghiên cứu. - Đề tài cũng đã xây dựng được công cụ xác định nhanh đặc điểm đám cháy và phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật chữa cháy (là trang web và phần mềm quản trị dữ liệu) cho từng đám cháy trên mặt đất rừng Thông theo thời gian thực. Đây là công cụ hữu ích giúp cho từ các cơ quan quản lý Nhà nước và toàn bộ LLCC từ Ban chỉ đạo chữa cháy, Ban chỉ huy chữa cháy, chủ rừng đến những người tham gia chữa cháy và những người chuyên trách CCR có thể truy cập, xác định nhanh điều kiện nơi xảy ra cháy, đặc điểm đám cháy để áp dụng phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật chữa cháy phù hợp cho từng đám cháy rừng Thông. 6 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1.1.1. Các nghiên cứu trên thế giới về cháy rừng và phòng cháy chữa cháy rừng 1.1.1.1. Các nghiên cứu về cháy rừng, đặc điểm và cơ chế cháy rừng Các nghiên cứu về cháy rừng và các dạng cháy rừng: - Theo Bradstock R.A và cs, (Bradstock R.A, Williams J.E, Gill M.A, 2002) cháy rừng là hiện tượng xảy ra khi một khu vực rừng bị phá hủy bởi ngọn lửa. Cháy rừng có thể xảy ra tự nhiên do sự kết hợp của các yếu tố như thời gian khô hanh kéo dài, cùng với sự xuất hiện các nguồn lửa tự nhiên hoặc sự cháy do người gây ra, bao gồm cả hoạt động con người như đốt rừng hay sự cẩu thả trong việc sử dụng lửa. Cháy rừng được xem là thảm họa và đã xảy ra trên toàn cầu. - Theo Timo V.H. và cs, (Timo V.Heikkila, Roy Gronqvist, Mik Jurvélius, 2007) cháy rừng là những đám cháy xuất hiện và lan tràn ở trong rừng mà không có sự kiểm soát của con người, gây nên những tổn thất nhiều mặt về tài nguyên, của cải và môi trường. - Theo Brown A.A và cs, (Brown A.A, Davis K.P, 1979); Kim C và cs (Kim C, Lee W.K, Byun J.K, Kim Y.K, Jeong J.H, 1999) cháy rừng là hiện tượng ôxy hoá các vật liệu hữu cơ do rừng tạo ra ở nhiệt độ cao. Nó xảy ra khi có mặt đồng thời của ba thành tố (còn gọi là tam giác lửa) gồm: nguồn nhiệt, Ôxy và VLC. Tùy thuộc vào đặc điểm của 3 yếu tố trên mà cháy rừng có thể được hình thành, phát triển hay bị ngăn chặn hoặc suy yếu đi. - Theo Gill A., (Gill A, 2005); Bowman D.M.J.S và cs, (Bowman D.M.J.S, Balch J.K, Artaxo P, Bond W.J, Carlson J.M, Cochrane M.A, 2009) cháy rừng có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực. Nó có thể gây thiệt hại đáng kể cho hệ sinh thái rừng, phá hủy thảm thực vật và gây mất môi trường sống 7 cho nhiều loài động vật. Ngoài ra, theo Taylor S.W và cs, (Taylor S.W, Woolford D.G., Dean C.B., Martell D.L., 2013) cháy rừng cũng có thể gây ra những tác động xấu đến môi trường và con người, bao gồm việc tạo ra khói độc hại, ô nhiễm không khí và mất mát tài sản. Đặc biệt, cháy rừng có thể lan rộng nhanh chóng và trở thành một thảm họa đe dọa đến sự an toàn và sinh kế của cộng đồng. - Theo tài liệu về Quản lý lửa rừng của Tổ chức Lương thực và nông nghiệp Liên hiệp quốc, (FAO, 2000) 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. - Năm 1993, Laslo Pancel và cs, (Laslo Pancel and Michael Köhl, 1993) đã dựa vào sự phân bố và lan truyền của ngọn lửa trên các tầng VLC trong rừng, phân chia thành ba loại cháy rừng: (1) Cháy dưới tán cây hay cháy trên mặt đất rừng, là trường hợp chỉ cháy một phần hay toàn bộ lớp cây bụi, thảm khô và cành rơi lá rụng trên mặt đất; (2) Cháy tán rừng là trường hợp lửa lan tràn nhanh từ tán cây này sang tán cây khác; (3) Cháy ngầm là trường hợp xảy ra khi lửa lan tràn chậm, âm ỉ bên dưới mặt đất rừng, trong lớp thảm mục dày hoặc than bùn. Trong một đám cháy rừng có thể xảy ra một hoặc đồng thời các loại cháy trên. Tuỳ theo loại cháy rừng mà áp dụng những biện pháp phòng cháy và chữa cháy khác nhau. - Có nhiều quan điểm khác nhau về sự xuất hiện đám cháy rừng: + Theo Timo V. và cs (Timo V.Heikkila, Roy Gronqvist, Mik Jurvélius, 2007) hầu hết các vụ cháy rừng là do con người tạo ra hoặc/và gây ra bởi các hoạt động khác nhau của con người. Rất hiếm khi cháy rừng là do thiên nhiên gây ra (ví dụ như: sét đánh). Flannigan và cs, (Flannigan M.D, Krawchuk M.A, De Groot W.J, Wotton B.M, Gowman L.M, 2009) coi sự xuất hiện của đám cháy là "một thước đo tương đối đơn giản về hoạt động của đám cháy 8 nhằm định lượng sự hiện diện hay vắng mặt của một hiện tượng cháy (vụ cháy)". Finney, năm 2005 (Finney M.A, 2005) đã sử dụng định nghĩa tần suất các vụ cháy đã được báo cáo và ghi lại trong một khu vực hữu hạn và khoảng thời gian trong quá khứ (ví dụ: số vụ cháy/ha/năm). Plucinski, năm 2011 (Plucinski M.P, 2011) đã sử dụng một định nghĩa tổng quát hơn rằng "sự xuất hiện của đám cháy được sử dụng để mô tả sự hiện diện và tần suất của các đám cháy trong một khoảng thời gian và không gian hữu hạn". + Sự xuất hiện của đám cháy đôi khi được coi là sự bắt cháy trong một đơn vị không gian và thời gian nhất định, theo Cunningham và cs, (Cunningham A.A, Martell D.L, 1973); Preisler và cs (Preisler H.K, Brillinger D.R, Burgan R.E, Benoit J.W, 2004); Syphard và cs (Syphard A.D, Radeloff V.C, Keuler N.S, Taylor R.S, Hawbaker T.J, Stewart S.I, Clayton M.K, 2008); Wotton và cs (Wotton B.M, Nock C.A, Flannigan M.D); Penman và cs (Penman T.D, Bradstock R.A, Price O, 2013). Trong khi trong các trường hợp khác, được gọi là hoạt động đốt lửa trong một đơn vị không gian và thời gian Krawchuk và cs (Krawchuk M.A, Moritz M.A. Parisien M.A, Van Dorn J, Hayhoe K, 2009); Chuvieco và cs, (Chuvieco E, Aguado I, Yebra M, Nieto H, Salas J, Martín M.P, Vilar L, Martínez J, 2010); Olivera S.L.J và cs (Olivera S.L.J, Pereira J.M.C, Carreiras J.M.B, 2012); Renard và cs (Renard Q, Pélissier R, Ramesh B.R, Kodandapani N, 2012); Hawbaker và cs (Hawbaker T.J, Radeloff V.C, Stewart S.I, Hammer R.B, Keuler N.S, Clayton M.K, 2013). Trước đây, sự xuất hiện của đám cháy có ý nghĩa tương tự như sự bắt cháy (được ghi nhận); trong trường hợp thứ hai, nó bao gồm cả sự bắt cháy và lan truyền lửa, Chuvieco và cs (Chuvieco E, Aguado I, Yebra M, Nieto H, Salas J, Martín M.P, Vilar L, Martínez J, 2010). Định nghĩa về sự xuất hiện của đám cháy phần lớn phụ thuộc vào bối cảnh và mục đích cụ thể của nghiên cứu, cũng như chất lượng của bộ dữ liệu về đám cháy (độ chính xác, đầy đủ, nhất quán, hình thức, nguồn, ví dụ: quan sát dựa trên ghi nhận của các cơ quan quản lý hoặc vệ tinh). 9 + Sự xuất hiện của đám cháy là một khái niệm cơ bản để hiểu được sự phân bố không gian và thời gian của các đám cháy. Nó cũng là một thành phần thiết yếu của rủi ro hỏa hoạn, Chuvieco và cs (Chuvieco E, Aguado I, Yebra M, Nieto H, Salas J, Martín M.P, Vilar L, Martínez J, 2010); Taylor và cs (Taylor S.W, Woolford D.G., Dean C.B., Martell D.L., 2013) và là một thuộc tính của chế độ hỏa hoạn, Cary và cs, (Cary G.J, Bradstock R.A, Gill A.M, Williams R.J, 2012). Hiểu về sự xuất hiện của đám cháy gây ra hỏa hoạn là rất quan trọng đối với các nhà quản lý lửa rừng trong việc lập kế hoạch các chiến lược cho các hoạt động PCCC (ví dụ: thời gian và phân bổ xử lý VLC, thiết lập các nguồn lực dập lửa cũng như khôi phục các khu vực bị cháy: McRae (Mc Rae R.H.D, 1992), Finney (Finney M.A, 2005), Syphard và cs (Syphard A.D, Radeloff V.C, Keuler N.S, Taylor R.S, Hawbaker T.J, Stewart S.I, Clayton M.K, 2008), Olivera và cs (Olivera S.L.J, Pereira J.M.C, Carreiras J.M.B, 2012), Chuvieco và cs (Chuvieco E, Aguado I, Jurdao S, Pettinari M, Yebra M, 2014). Các nghiên cứu về đặc điểm và cơ chế của cháy rừng: - Hiểu rõ đặc điểm của từng đám cháy là yêu cầu rất quan trọng trong việc khống chế và dập tắt chúng. Đặc điểm cháy được đề cập đến ở đây là cách mà đám cháy bị tác động bởi các thông số của VLC, thời tiết và địa hình, FFMG (Forest Fire Management Group, 2014). Một vụ cháy rừng có thể trải qua nhiều giai đoạn, bao gồm: bắt cháy, phát triển, lan rộng với tốc độ ổn định, tiềm ẩn biểu hiện đặc điểm cháy cực đoan (ví dụ: tốc độ cháy nhanh với cường độ cao) và tắt dần, Pyne S.J và cs (Pyne S.J, Andrews P.L, Laven R.D, 1996), Sullivan và cs (Sullivan, A, Cruz, MG, Ellis, P, Gould, JS, Plucinski, MP, Hurley, R, Koul, V, 2014). "Dấu ấn" của đám cháy phụ thuộc vào đặc điểm của một sự kiện cháy cụ thể, có thể được đặc trưng bởi xác suất cháy, hình dạng và kích thước đám cháy, kiểu cháy ngang và dọc, cũng như kiểu đốm, Catchpole (Catchpole W, 2002).