Nghiên cứu phương pháp dự báo nguy cơ cháy rừng cho một số kiểu rừng dễ cháy tỉnh Gia Lai

Gia Lai là một trong những tỉnh có diện tích rừng lớn nhất cả nước với tổng số là 760.245 ha, trong đó, diện tích rừng dễ cháy như rừng khộp, rừng thông, rừng nửa rụng lá, rừng phục hồi chưa có trữ lượng là khoảng 200.000 ha. Gia Lai cũng là một trong những địa phương thường xảy ra cháy rừng nhất. Theo báo cáo của chi cục Kiểm Lâm tỉnh Gia Lai, từ năm 1993 đến năm 2003 đã xẩy ra 193 vụ cháy rừng gây thiệt hại 1969.5 ha. Phòng cháy, chữa cháy rừng hiệu quả ở Gia Lai đang là vấn đề quan tâm không chỉ của ngành lâm nghiệp mà của tất cả các ngành các cấp và người dân địa phương.

Lời nói đầu Luận văn đợc hoàn thành theo chơng trình đào tạo cao học khoá trờng Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam Tôi xin chân Thành cảm ơn Ban giám hiệu trờng Đại học Lâm Nghiệp, khoa sau đại học, thây cô giáo thầy TS Nguyễn Đăng Quế, PGS TS Vơng văn Quỳnh , ngời trực tiếp hớng dẫn khoa học đà tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu giành tình cảm tốt đẹp cho thời gian học tập nh trình hoàn thành luận văn Nhân dịp xin tỏ lòng biết ơn Chi cục kiêm lâm Gia lai, Hạt kiểm lâm huyên Mang Yang, Ban quản lý rừng phòng hộ Hà Ra, toàn thể đồng nghiệp bạn bè đà giúp đỡ động viên hoàn thành khoá học Mặc dù đà làm việc với tất nỗ lực, nhng hạn chế trình độ thời gian, nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót định Tôi mong nhận đợc ý kiến đóng góp xây dựng quý báu nhà khoa học bạn bè đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn./ Xuân Mai ngày tháng năm 2004 Tác giả Nguyễn Văn Đạt Đặt vấn đề Rừng nguồn tài nguyên vô quý giá, yếu tố sinh thái vô quan trọng sống ngời thiên nhiên Trong thập kỷ qua hoạt động kinh tế ngời đà làm cho rừng không ngừng suy giảm diện tích chất lợng Theo số liệu Tổ chức nông lơng giới (FAO), đến năm 1995, tỷ lệ che phủ rừng toàn giới 25% Sự suy giảm nhanh chóng diện tích rừng thập kỷ qua nguyên nhân quan trọng gây nên biến đổi khí hậu, gia tăng tần suất mức độ trầm trọng hạn hán lũ lụt Đó nguyên nhân xói mòn mạnh hoang hoá đất ®ai Nh lµm cho nhiỊu vïng ®Êt trịng, ®Êt ngËp mặn trù phú trở thành vùng đất có mức độ mặn hoá, phèn hoá ngày nghiêm trọng Mất rừng đà đợc coi nguyên nhân đói nghèo bất ổn xà hội nhiều nơi Kết phân tích cho thấy nguyên nhân quan trọng làm rừng cháy rừng Đó tợng phổ biến ë nhiỊu níc, ®ã cã ViƯt Nam Nã đà gây nên tổn thất to lớn kinh tế, môi trờng, tính mạng ngời Theo thống kê Cục kiểm lâm vòng 12 năm qua (1992 4/2003) ë ViƯt Nam ®· xÈy 15660 vụ cháy rừng, làm thiệt hại 83889 rừng, bình quân năm thiệt hại hàng chục nghìn Chỉ riêng năm 1998 - năm khô hạn nghiêm trọng ảnh hởng tợng Elnino - nớc đà có 1685 vụ cháy rừng, tổng diện tích rừng bị cháy 20375ha chết 12 ngời Trong thời gian từ tháng đến tháng năm 2002 nớc ta đà xẩy nhiều vụ cháy lớn Đồng Sông Cửu Long, vụ cháy rừng tràm U Minh Thợng, U Minh Hạ Tổng diện tích rừng bị cháy 5500 ha, 60% rừng tràm nguyên sinh Chi phí cho công tác chữa cháy rừng tràm năm 2002 vào khoảng tỷ đồng Những tổn thất cháy rừng gây kinh tế, xà hội môi trờng lớn khó ớc lợng đợc Bớc vào đầu mùa khô 2004 đà xẩy cháy rừng nhiều tỉnh, thành phố thuộc khu vực Đông Bắc, Tây Bắc, Đồng sông Cửu Long điển hình tỉnh Lạng Sơn (172ha), Kiên Giang (300ha), Quảng Ninh (39,2ha) v.v Nhận thức đợc thiệt hại to lớn cháy rừng, năm qua Nhà nớc đà ban hành hàng loạt sách đầu t nguồn lực cho phòng cháy, chữa cháy rừng Tuy nhiên, kết cha đợc nh mong muốn, cháy rừng thờng xuyên xảy Một nguyên nhân quan trọng thiếu nghiên cứu phòng cháy, chữa cháy rừng, có nghiên cứu dự báo nguy cháy rừng Đến nay, có vài hiệu chỉnh định, song việc dự báo nguy cháy rừng đợc thực công thức chung cho vùng rộng lớn, cha tính đến đặc điểm cụ thể địa phơng, kết dự báo thờng thiếu xác, không phù hợp với nguy cháy rừng thực tế Điều làm giảm hiệu hoạt động tổ chức phòng cháy, chữa cháy rừng Trong số trờng hợp gây lÃng phí nguồn lực cho phòng cháy, chữa cháy rừng Để góp phần khắc phục tình trạng khuôn khổ luận văn cao học tiến hành đề tài Nghiên cứu phNghiên cứu phơng pháp dự báo nguy ch¸y rõng cho mét sè kiĨu rõng dƠ ch¸y tØnh Gia Lai Đây tỉnh có diên tích rừng lớn nớc với tổng số 760245 ha[2], đó, diện tích rừng dễ cháy nh rừng khộp, rừng thông, rừng nửa rụng lá, rừng phục hồi cha có trữ lợng khoảng 200000ha Gia lai địa phơng thờng xảy ch¸y rõng nhÊt Theo b¸o c¸o cđa chi cơc Kiểm Lâm tỉnh Gia Lai, từ năm 1993 đến năm 2003 đà xẩy 193 vụ cháy rừng gây thiệt hại 1969.5 Phòng cháy, chữa cháy rừng hiệu Gia Lai vấn đề quan tâm không ngành lâm nghiệp mà tất ngành cấp ngời dân địa phơng Chơng Lợc sử nghiên cứu 1.1 Trên giới Trớc thảm hoạ tổn thất to lớn cháy rừng gây nên giới ngời ta đà bắt đầu nghiên cứu dự báo nguy cháy rừng phòng cháy, chữa cháy rừng nói chung từ năm đầu kỷ XX mỹ từ năm 1914 E.A Beal C.B Show đà nghiên cứu dự báo đợc khả cháy rừng thông qua việc xác định độ ẩm lớp thảm mục Các tác giả đà nhận định độ ẩm lớp thảm mục thể mức độ khô hạn rừng Độ khô hạn cao khả xuất cháy rừng lớn[15] Đây công trình xác định yếu tố quan trọng gây nguy cháy rừng Nó mở đầu cho việc nghiên cứu xây dựng phơng pháp dự báo cháy rừng sau Tiếp sau đó, nhiều nhà khoa học khác đà nghiên cứu đa phơng pháp dự báo nguy cháy rừng với thang cấp khác sở phân tích độ ẩm thảm khô dới rừng kết thử nghiệm khả bén lửa Từ năm 1920 đến 1929, nhiều tác giả Mỹ đà tiến hành nghiên cứu nguyên nhân gây cháy rừng, đà nghiên cứu mối tơng quan độ ẩm vật liệu cháy với yếu tố khí tợng, dòng đối lu không khí đám cháy mối tơng quan dòng đối lu với gió Từ đa biên pháp phòng cháy chữa cháy rừng Đến năm 1978, nhà khoa học Mỹ đà đa đợc hệ thống dự báo cháy rừng tơng đối hoàn thiện Theo hệ thống dự báo nguy cháy rừng sở phân mô hình vật liệu Khi kết hợp với số liệu quan trắc khí tợng số liệu điều kiện địa hình ngời ta dự báo đợc khả xuất cháy rừng mức độ nguy hiểm đám cháy xảy ra[21],[32] Nga có nhiều nhà nghiên cứu cháy rừng, có V.G Nesterov (1939), Melekhop I.C (1948), Arxubasev C.P (1957) Hä đà sâu nghiên cứu yếu tố khí tợng thuỷ văn yếu tố khác ảnh hởng đến khả xuất cháy rừng Công trình nghiên cứu đợc sử dụng nhiều Nesterov (1939)[7],[14],[32] phơng pháp dự báo cháy rừng tổng hợp - Từ 1929 đến 1940 V.G Nesterov đà nghiên cứu mối tơng quan yếu tố khí tợng gồm nhiệt độ lúc 13 giờ, độ ẩm lúc 13 lợng ma ngày với tình hình cháy rừng khu vực đến kết luận rằng: rừng nơi nhiệt độ không khí cao, độ ẩm không khí thấp, số ngày không ma kéo dài, vật liệu cháy khô dễ phát sinh đám cháy Trên sở phân tích Nesterov đà đa tiêu khí tợng tổng hợp ®Ĩ ®¸nh gi¸ møc ®é nguy hiĨm ch¸y rõng nh sau: n P  t i13x di13 (1.1) i 1 Trong đó: Pi Chỉ tiêu tổng hợp phản ảnh nguy cháy rừng ngày vùng dự báo ti13 Nhiệt độ không khí thời điểm 13 ngày thứ i ( 0C ) di13 Độ chênh lệch bÃo hoà độ ẩm không khí thời ®iĨm 13 giê ngµy thø i (mb) n Sè ngµy không ma có ma nhng nhỏ mm kể từ ngày cuối có lợng ma lớn mm Từ tiêu P xây dựng đợc cấp dự báo mức độ nguy hiểm cháy rừng cho địa phơng khác Cơ sở của việc phân cấp cháy dựa vào mối quan hệ tiêu P với số vụ cháy rừng địa phơng nhiều năm liên tục Năm 1968, Trung tâm khí tợng thuỷ văn quốc gia Liên Xô (MY) đà đa phơng pháp sở số thay đổi việc áp dụng công thức (1.1) Theo phơng pháp này, số P đợc tính theo nhiệt độ không khí nhiệt độ điểm sơng Chỉ tiêu P đợc xác định theo công thøc sau: n P K  ti(ti  Di) i1 (1.2) Trong đó: ti - Nhiệt độ không khí lúc 13 (0C ) Di - Nhiệt độ điểm sơng (0C) n - Sè ngµy kĨ tõ ngµy cã trËn ma ci cïng nhá h¬n mm K - HƯ số điều chỉnh theo lợng ma ngày, K có giá tri lợng ma ngày nhỏ 3mm, K có giá trị lợng ma ngày vợt mm Năm 1973, T.O.Stoliartsuk đà tiến hành nghiên cứu áp dụng phơng pháp dự báo cháy rừng Trung tâm khí tợng thuỷ văn Liên Xô (MY) đề nghị xác định hệ số K theo lợng ma ngày cụ thể nh sau: Lợng ma (mm) Hệ sè K 0,1-0,9 0,8 1-2,9 0,6 3-5,9 0,4 6-14,9 0,2 15-19,9 0,1 >20 Víi hƯ sè K xác định theo lợng ma ngày áp dụng công thức (1.2) tính đợc tiêu P, từ phân mức nguy hiểm cháy rừng thành cấp nh biểu 1.1 Biểu 1.1: Phân cấp mức độ nguy hiểm cháy rừng theo tiêu P Cấp cháy rừng I II II IV V Chỉ tiêu tổng hợp P Theo Nesterop Theo MY ≤300 301 - 500 501 - 1000 1001 - 4000 > 4000 ≤200 201 - 450 451 - 900 901- 2000 >2000 Møc ®é nguy hiểm cháy rừng Không nguy hiểm nguy hiểm Nguy hiÓm RÊt nguy hiÓm Cùc kú nguy hiÓm ë Thụy Điển năm 1951 Angstrom [8] đà nghiên cứu yếu tố ảnh hởng đến cháy rừng đa trị số cho việc dự báo nguy cháy rừng ChØ sè Angstrom dùa vµo hai yÕu tè khÝ hËu nhiệt độ độ ẩm không khí để tÝnh møc nguy hiĨm ch¸y cho tõng vïng khÝ hËu Chỉ số đà đợc áp dụng nhiều nớc ôn đới xác Công thức tính nh sau: I= R (27  T) (1.3)  20 10 Trong đó: I Chỉ số Angstrom, để xác định nguy cháy rừng, R - Độ ẩm tơng đối không khí thấp ngày (%) T Nhiệt độ không khí cao ngày Căn vào số Angstrom (I) tác giả tiến hành phân cấp nguy cháy theo cấp nh biểu 1.2 Biểu 1.2 Phân cấp nguy cháy rừng theo sè Angstrom (I) CÊp ch¸y ChØ sè Angstrom (I) Nguy cháy I I>4.0 Không có khả cháy II có khả cháy 2.530000 Chỉ thị theo màu Xanh Vàng Da cam Đỏ Trong trình nghiên cứu tác giả đà đa thêm nhân tố gió vào dự báo nguy cháy rừng Điều làm tăng độ xác số vùng gió có vận tốc lớn vào mùa khô Nhng biện pháp cha khắc phục đợc nhợc điểm V.G Nesterov ma nhiều ngày liên tục số Pc tăng lên vô hạn lúc cấp dự báo có cấp IV Do dự báo không ý nghĩa Khi nghiên cứu quan hệ tiêu tổng hợp P Nesterov với số ngày khô hạn liên tục H (số ngày liên tục không ma có ma nhng lợng ma nhỏ 5mm) TS Phạm Ngọc Hng [15] kÕt ln chØ sè P cã liªn hƯ chặt chẽ với H, hệ số tơng quan chúng đạt 0.81 Điều nói lên số ngày khô hạn liên tục tăng khả xuất cháy rừng lớn Từ kết phân tích tơng quan P H tác giả đà xây dựng phơng pháp vào H để dự báo nguy cháy rừng ngắn hạn dài hạn cho vùng sinh thái khác Công thức đợc đợc áp dụng để dự báo nh sau: + Dự báo hàng ngày: Hi=K.(Hi-1+1) (1.9) + Dự báo nhiều ngày: Hi=K.(Hi-1+n) (1.10) Trong đó: - Hi số ngày khô hạn liên tục, - Hi-1 số ngày khô hạn liên tục tính đến trớc ngày dự báo - K hệ số điều chỉnh lợng ma Nếu lợng ma ngày a nhỏ 5mm K=1, lợng ma lớn 5mm K=0 - n số ngày khô hạn, không ma liên tục đợt dự báo Sau tính đợc Hi tiến hành xác định khả cháy rừng theo biểu tra lập sẵn cho địa phơng tháng mùa cháy Phơng pháp tính toán đơn giản, tiện lợi sử dụng (vì tính toán đơn giản cần tính số ngày không ma có ma nhỏ 5mm) Tuy vậy, phơng pháp có số hạn chế giống nh phơng pháp tiêu tổng hợp, độ