Bộ giáo dục đào tạo Bộ nông nghiệp pTNT Tr-ờng đại học lâm nghiệp - VŨ VĂN TUÂN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HÚT, PHUN ĐẤT CÁT VÀ KHƠNG KHÍ TRÊN XE CHA CHY RNG A NNG Luận văn thạc sỹ khoa häc Kü thuËt HÀ NỘI, 2010 download by : skknchat@gmail.com Bộ giáo dục đào tạo Bộ nông nghiệp pTNT Tr-ờng đại học lâm nghiệp - VŨ VĂN TUÂN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HÚT, PHUN ĐẤT CÁT VÀ KHÔNG KH TRấN XE CHA CHY RNG A NNG Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hóa Nông - L©m nghiƯp M· sè: 60.52.14 Ng-êi h-íng dÉn khoa häc TS DƯƠNG VĂN TÀI HÀ NỘI, 2010 download by : skknchat@gmail.com MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Rừng phổi xanh toàn nhân loại, nơi dự trữ sinh yếu tố định đến tồn tại, phát triển sống trái đất Ở Việt Nam có khoảng 10 triệu rừng, có khoảng gần triệu rừng đặc dụng, rừng phòng hộ khoảng triệu rừng trồng Hàng năm rừng cung cấp khối lượng lớn lâm sản cho ngành kinh tế quốc dân Một tác dụng to lớn khác rừng điều hịa khí hậu, chống lũ qt, sói mịn đất, giữ nước cho hồ thủy điện, hạn chế biến đổi khí hậu tồn cầu Nhưng diện tích rừng nước ta giới ngày bị suy giảm nghiêm trọng, nguyên nhân gây rừng nạn cháy rừng hàng năm Theo thống kê cục kiểm lâm, hàng năm Việt Nam có hàng trăm vụ cháy rừng, thiêu hủy hàng nghìn rừng, gây thiệt hại hàng nghìn tỷ đồng Nhận thức tác hại cháy rừng gây ra, phủ cấp ngành, địa phương đầu tư nhiều trang thiết bị, giải pháp nhằm hạn chế thấp diện tích rừng bị cháy Song việc chữa cháy rừng chủ yếu biện pháp thủ công như: dùng cành lá, vỉ dập lửa, cào, từ suất hiệu dập lửa thấp, tốn nhiều công sức Một số đơn vị sử dụng thiết bị chữa cháy, hiệu chữa cháy thấp, không phù hợp với địa hình Việt Nam Năm 2008 Bộ Khoa học Công nghệ giao cho Trường Đại học Lâm Nghiệp chủ trì đề tài trọng điểm cấp nhà nước: “Nghiên cứu công nghệ thiết kế chế tạo thiết bị chuyên dụng chữa cháy rừng”, mã số KC07.13/06-10 Kết nghiên cứu đề tài thiết kế, chế tạo khảo nghiệm xe chữa cháy rừng đa với công nghệ sử dụng đất cát chỗ để phun vào đám cháy, dập tắt đám cháy download by : skknchat@gmail.com Trong nguyên lý cắt đất, hút đất, phun đất để dập tắt đám cháy sử dụng xe chữa cháy rừng đa nguyên lý lần sử dụng Việt Nam Trong kết nghiên cứu đề tài cấp nhà nước tập chung giải khâu thiết kế, chế tạo khảo nghiệm mà chưa tập trung nghiên cứu sâu nguyên lý, tính tốn tối ưu thơng số hệ thống Để có sở lý thuyết cho việc hồn thiện hệ thống cắt đất, hút đất, phun đất xe chữa cháy rừng đa cần phải nghiên cứu sâu nguyên lý, thông số động lực học để từ xác định thơng số tối ưu hệ thống Với lý trình bày trên, tơi đến chọn thực đề tài: “Nghiên cứu hệ thống hút, phun đất cát khơng khí xe chữa cháy rừng đa năng” Mục tiêu nghiên cứu đề tài Xây dựng sở lý thuyết tính tốn hệ thống hút, phun đất cát khơng khí để dập tắt đám cháy rừng, đồng thời xác định thơng số tối ưu hệ thống xe chữa cháy rừng đa Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu hệ thống cắt đất, hút đất, phun đất xe chữa cháy rừng đa năng, vấn đề rộng cần có thời gian dài Trong phạm vi đề tài tập trung nghiên cứu: - Nghiên cứu phần nguyên lý hoạt động hệ thống cắt, hút, phun đất cát khơng khí; không nghiên cứu phần dao động, dung động hệ thống - Thiết bị nghiên cứu đề tài hệ thống cắt đất, hút đất, phun đất không khí xe chữa cháy rừng đa mà đề tài cấp nhà nước KC07.13/06-10 thiết kế chế tạo, không nghiên cứu tất phương án cắt, hút, phun đất cát khơng khí khác Nội dung nghiên cứu đề tài Với phạm vi nghiên cứu trình bày phần trên, để đạt mục tiêu đề tài đặt ra, luận văn giải vấn đề sau: download by : skknchat@gmail.com 4.1 Nghiên cứu lý thuyết Nội dung nghiên cứu lý thuyết cần giải vấn đề sau: - Xây dựng mơ hình tính tốn hệ thống cắt đất, hút đất, phun đất để chữa cháy rừng; - Thiết lập cơng thức tính tốn hệ thống cắt đất; - Thiết lập cơng thức tính tốn hệ thống hút đất, thùng chứa đất hệ thống phân phối đất; - Thiết lập cơng thức tính tốn hệ thống phun đất; - Tính tốn bơm khí để hút phun đất; - Xác định công suất cần thiết hệ thống làm sở để lựa chọn nguồn động lực 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm để kiểm nghiệm kết tính tốn theo lý thuyết, xác định lưu lượng, áp lực vận tốc khơng khí hệ thống cắt đất, hút đất, phun đất Do nội dung nghiên cứu thực nghiệm bao gồm vấn đề sau: - Xác định khối lượng đất cát hệ thống cắt đất; - Xác định lưu lượng không khí hệ thống hút phun đất; - Xác định vận tốc khơng khí hệ thống hút phun đất; - Xác định áp lực hệ thống hút phun đất; - Xác định vận tốc cắt đất, vận tốc bơm khí; - Xác định thơng số hợp lý hệ thống hút đất, phun đất download by : skknchat@gmail.com Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan tình hình cháy rừng Việt Nam giới 1.1.1 Tình hình cháy rừng Việt Nam Theo tài liệu Maurand trước năm 1945, Việt Nam có 14 triệu rừng chiếm 42% diện tích tự nhiên nước, năm 1975 diện tích rừng cịn 9,5 triệu (chiếm 29% diện tích tự nhiên), năm 1985 7,8 triệu (23,6%) đến năm 1989 6, triệu (19,7%) Những năm gần diện tích rừng hàng năm có tăng lên, chất lượng rừng suy giảm, nghèo kiệt đáng lo ngại, rừng nguyên sinh khoảng 7%, rừng thứ sinh nghèo kiệt chiếm gần 70% Việt Nam có khoảng triệu rừng dễ cháy bao gồm: rừng thông, rừng tràm, rừng tre nứa, rừng khộp, rừng non khoanh nuôi tái sinh tự nhiên rừng đặc sản… Trong vài chục năm vừa qua, với biến đổi khí hậu tồn cầu, trung bình năm Việt Nam hàng chục ngàn rừng, cháy rừng khoảng chục nghìn hécta Theo số liệu thống kê Cục Kiểm lâm cháy rừng thiệt hại cháy rừng gây vòng 40 năm qua (1963 - 2002), tổng số vụ cháy rừng 47.000 vụ, diện tích thiệt hại 633.000 rừng (chủ yếu rừng non), có 262.325 rừng trồng 376.160 rừng tự nhiên Gây thiệt hại lớn kinh tế, chưa kể đến ảnh hưởng xấu môi trường sống người lồi động thực vật Một số số liệu điển hình cháy rừng thiệt hại cháy rừng gây Việt Nam năm qua sau: - Năm 1976, tỉnh Cà Mau cháy 21.000 rừng Tràm, làm 02 người chết; download by : skknchat@gmail.com - Từ năm 1962 – 1983 Quảng Ninh, diện tích rừng Thơng bị cháy 15.800 với 10.000 bát nhựa bị cháy, vỡ gây thất thu hàng ngàn nhựa thông số kho tàng bị cháy; - Từ năm 1981 - 1994 tỉnh Lâm Đồng xảy cháy 43.238 rừng Thông số rừng trồng khác; - Trong năm (1976 - 1980) tỉnh Cà Mau Kiên Giang diện tích rừng Tràm bị cháy 43.600 gây thiệt hại triệu m3 gỗ gây thiệt hại hàng trăm tỷ đồng; - Năm 1998, nước chịu ảnh hưởng tượng El Nilo xảy cháy 15.000 rừng, làm chết 13 người Năm 2002, xảy 1.198 vụ cháy rừng, thiệt hại 15.548 rừng (4.125 rừng tự nhiên 11.423 rừng trồng), thiệt hại hai vụ cháy rừng U Minh 5.415 ha, giá trị lâm sản thiệt hại ước tính khoảng 290 tỷ đồng, chưa kể hàng chục tỷ đồng chi phí chữa cháy chi phí để phục hồi phục hồi rừng nhà nước; - Ngày 8/2/2010 khí hậu khơ hanh xảy cháy Rừng lớn xã Bản Hồ huyện Sa Pa tỉnh Lào Cai (thuộc Vườn Quốc gia Hồng Liên) qua thống kê, diện tích rừng cháy khoảng 1.700 (gần 1.000 Bản Hồ, Tả Van; 700 giáp ranh tỉnh Lào Cai Lai Châu), gây thiệt hại lớn kinh tế nguồn dự trữ sinh nơi Hình 1.1: Cháy rừng Vườn Quốc gia Hoàng Liên download by : skknchat@gmail.com Bảng 1.1: Tổng hợp tình hình cháy rừng Việt Nam từ năm 1993 - 2003 TT Năm Tổng số Cháy rừng Cháy rừng vụ cháy (ha) TN (ha) trồng (ha) Tổng cháy rừng kinh tế (ha) 1993 4.248 3.165,2 3.200 6.365 1994 2.337 4.226,6 4.120 8.321,6 1995 850 6.084 3.600 9.648 1996 2.551 6.540 6.196 12.758 1997 309 3,7 1.054 1.361 1998 1.685 6.893 7.919 14.812 1999 185 902 236 1.139 2000 244 654 205 850 2001 256 391 1.454 1.845 10 2002 1.198 4.125 11.423 15.548 11 2003 330 464 938 1.402 14.193 33.751,8 40.345 74.049,6 Tổng Hiện vấn đề môi trường như: biến đổi khí hậu, nước biển dâng, cháy rừng …là vấn đề chung tồn nhân loại khơng riêng quốc gia Vì bảo vệ mơi trường, chống cháy rừng nhiệm vụ toàn nhân loại để bảo vệ sống 1.1.2 Tình hình cháy rừng giới Vào khoảng cuối kỷ 18 đầu kỷ 19(trước cách mạng công nghiệp), rừng giới chiếm khoảng 50% diện tích lục địa, đến năm 1955 diện tích rừng bị giảm nửa Tới năm 1980 diện tích rừng giới khoảng 2,5 tỷ (ha) download by : skknchat@gmail.com Có nhiều nguyên nhân làm cho diện tích rừng giới bị thu hẹp, nguyên nhân rừng tượng cháy rừng gây Số liệu thống kê cho thấy, hàng năm giới trung bình có khoảng từ 10 - 15 triệu rừng bị cháy, số có xu hướng tăng nhanh biến đổi khó lường khí hậu Ở Nga: Tháng 8/2010, hạn hán nặng nề khiến 65.000 diện tích rừng đồng cỏ Nga thuộc dãy Ural bị cháy hàng chục ngơi làng, có 19 người vùng thiệt mạng, gần 1.875 nhà 18 khu vực dân cư khác 17 địa phương bị thiêu rụi khiến 2.000 người nhà cửa tồn tài sản Hầu hết ngơi nhà bị cháy nằm khu vực Nizhny Novgorod; Hình 1.2: Cháy rừng Nizhny Novgorod (Nga) Ở Mỹ: Tại Great Idaho (8/1911) cháy rừng thiêu huỷ 30.000 85 người thiệt mạng Vụ cháy năm 1947 có 1.200.000 có 60 người chết; Tại Miramichi Maine (10/1825) cháy rừng thiêu huỷ 30.000 ha, số người thiệt mạng không xác định được; download by : skknchat@gmail.com Trong hai năm 1993 - 1994 hàng nghìn vụ cháy rừng thiêu huỷ khoảng 1.590.000 Riêng năm 2000 Mỹ bị cháy 2,8 triệu ha, phí tới 15 triệu USD/ngày vòng tháng; Ở Hy Lạp: Những đám cháy liên tục nước từ năm 1998 tới tháng năm 2000 gây nên quan tâm giới Riêng tháng tháng 8/1998 có tới 9.000 vụ cháy lớn nhỏ, thiêu huỷ khoảng 1.500.000 rừng hàng trăm nhà bao quanh bao gồm bệnh viện, tiệm ăn, nhà máy, trường học… Trong vịng vài tuần tháng 7/2000 có tới 70.000 rừng bị cháy Tháng đến tháng 10 năm 2007 Hy Lạp xảy vụ cháy rừng kéo dài tháng làm thiệt hại khoảng 120.000 rừng làm 60 người chết, thiệt hại kinh tế khoảng 60 tỷ đô la; Đặc biệt vào tháng 8/2009 ngoại phía Bắc Đơng thủ Athens Hy Lạp từ cuối tuần qua khiến hàng chục nghìn người dân phải rời nhà sơ tán, ước tính khoảng 15.000ha rừng đất trồng trọt hàng chục nhà bị thiêu hủy, làm 77 người chết 250.000ha rừng đất canh tác bị thiêu trụi Hình 1.3: Cháy rừng thủ Athens (Hy Lạp) Ở Pháp: Năm 1975 có tới 350 vụ cháy rừng với tổng thiệt hại 155.000 ha; Ở Australia: Năm 1976 cháy rừng thiêu huỷ 1,7 triệu Ngày 16/2/1983, vụ cháy thiêu huỷ 335.000 rừng đồng cỏ Bang download by : skknchat@gmail.com ... hệ thống hút, phun đất cát khơng khí để dập tắt đám cháy rừng, đồng thời xác định thơng số tối ưu hệ thống xe chữa cháy rừng đa Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu hệ thống cắt đất, hút đất, phun đất. .. ? ?Nghiên cứu công nghệ thiết kế chế tạo thiết bị chuyên dụng chữa cháy rừng? ??, kết đề tài thiết kế, chế tạo xe chữa cháy rừng đa Trên xe chữa cháy rừng đa có sử dụng hệ thống cắt đất, hút đất, phun. .. định thơng số tối ưu hệ thống Với lý trình bày trên, tơi đến chọn thực đề tài: ? ?Nghiên cứu hệ thống hút, phun đất cát khơng khí xe chữa cháy rừng đa năng? ?? Mục tiêu nghiên cứu đề tài Xây dựng sở