tóm tắt nghiên cứu đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng thông ở huyện sóc sơn thành phố hà nội

Mối liên hệ giữa đặc điểm của đám cháy rừng Thông với đặc điểm của các yếu tố ảnh hưởng đến đám cháy rừng vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ.. - Tổng hợp các khái niệm, quan điểm về quản lý

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, Xuân Mai, Chương Mỹ, Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học: 1: GS.TS Vương Văn Quỳnh

2: PGS.TS Ngô Văn Xiêm

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại Trường Đại học Lâm nghiệp

Vào hồi h , ngày tháng năm 2024

Có thể tìm hiểu Luận án tại:

- Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Trường Đại học Lâm nghiệp

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG

BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1 Trần Kim Khánh, Vương Văn Quỳnh, Ngô Văn Xiêm "Đánh giá thực

trạng và đề xuất giải pháp về chiến thuật chữa cháy trên mặt đất cho rừng Thông ở huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội” đăng trên tạp chí Khoa học và Công nghệ lâm

nghiệp ISSN 1859 - 3828, Số 4 - 2023, trang 70 - 80

2 Trần Kim Khánh, Vương Văn Quỳnh, Ngô Văn Xiêm "Nghiên cứu đặc

điểm đám cháy trên mặt đất cho rừng Thông ở huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội”

đăng trên tạp chí Khoa học và Công nghệ lâm nghiệp ISSN 1859 - 3828, Số 3 - 2022, trang 83 - 93

MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề

Nguy cơ cháy rừng Thông ba lá (Pinus kesiya Royle ex Gordon) ở huyện Sóc Sơn rất cao; công

tác PCCCR cho vùng rừng ở đây ngày càng cấp thiết và đã nhận được sự quan tâm của các ngành, các cấp Bên cạnh công tác phòng ngừa thì việc chủ động về mọi mặt trong công tác chữa cháy được xem là hoạt động quan trọng nhằm giảm thiệt hại do cháy rừng gây ra, nhằm bảo vệ tài nguyên và môi trường sinh thái của Thủ đô

Công tác CCR rất phức tạp, đòi hỏi phải có phương pháp, chiến thuật và kỹ thuật chữa cháy cùng LLPT phù hợp Trước khi đưa ra các quyết định, người chỉ huy cần có đủ thông tin để có thể xác định nhanh đặc điểm các đám cháy Tuy nhiên, những đặc điểm này lại phụ thuộc vào trạng thái rừng, điều kiện địa hình, khí tượng

Mối liên hệ giữa đặc điểm của đám cháy rừng Thông với đặc điểm của các yếu tố ảnh hưởng đến đám cháy rừng vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ Đây là nguyên nhân giải thích tại sao trong đa số trường hợp cháy rừng Thông, mặc dù có nhiều lực lượng cùng được huy động nhưng không thể nhanh chóng dập tắt được đám cháy Thực tế chỉ rằng, khi không xác định được chính xác các đặc điểm của đám cháy, sẽ không áp dụng được phương pháp, chiến thuật và kỹ thuật CCR một cách hiệu quả

Để góp phần xây dựng cơ sở khoa học giải quyết các vấn đề nêu trên, tôi lựa chọn đề tài luận án

là “Nghiên cứu đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xây dựng công cụ xác định nhanh đặc điểm các đám cháy; phương pháp, chiến thuật cùng kỹ thuật chữa cháy

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Góp phần định hướng khả năng ứng dụng tin học vào công tác PCCCR; thúc đẩy tăng cường ứng dụng công nghệ hiện đại vào hoạt động CCR ở Việt Nam

mặt đất rừng Thông 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 một cách chủ động và hiệu quả cao

4 Những đóng góp mới của luận án

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

- Tổng hợp các khái niệm, các nghiên cứu cơ bản về cháy rừng, các dạng cháy rừng, đặc điểm cháy rừng và cơ chế cháy rừng, nguy cơ cháy rừng, chỉ số khô hạn và VLC, trong đó có rừng Thông

- Tổng hợp các khái niệm, quan điểm về quản lý lửa rừng, PCR; các biện pháp phòng ngừa, ngăn chặn cháy rừng xảy ra như: biện pháp kinh tế - xã hội, biện pháp kỹ thuật; bản chất, phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật chữa cháy và dụng cụ, phương tiện PCCCR, trong đó có rừng Thông ở Sóc Sơn

Tuy nhiên chưa có công trình nào được công bố trên thế giới nghiên cứu về đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông và phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật CCR Thông

2 Các nghiên cứu trên thế giới về phòng cháy chữa cháy rừng Thông

Tổng hợp các công trình, kết quả nghiên cứu về PCCCR Thông của các nhà khoa học Liên Xô (sau này là Nga), Australia, New Zealand, Mỹ về phân bố, khối lượng VLC để phân loại mức nguy cơ cháy của rừng Thông; mô hình hóa mối quan hệ giữa quá trình cháy với lớp VLC; nghiên cứu các yếu tố khí tượng ảnh hưởng đến công tác PCCCR

Tuy nhiên chưa có nghiên cứu nào được công bố đề cập đến đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông và sự liên hệ tương quan giữa đặc điểm đám cháy với các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu (đặc điểm địa hình, khí tượng, hiện trạng rừng và khối lượng VLC) trong rừng Thông

1.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

1.2.1 Các nghiên cứu ở Việt Nam về phòng cháy chữa cháy rừng

- Tổng hợp các khái niệm và quan điểm của các nhà khoa học trong nước về cháy rừng và PCCCR: quá trình cơ bản của cháy rừng; các dạng cháy rừng; mặt tiêu cực và tích cực của cháy rừng (lửa rừng); các yếu tố ảnh hưởng đến cháy rừng; các đặc điểm cơ bản của đám cháy rừng

- Phân tích các khái niệm và quan điểm về PCR: tầm quan trọng của PCR; các biện pháp PCR ; những biện pháp tổ chức công tác PCR; phương pháp và phần mềm cảnh báo nguy cơ cháy rừng

- Tập hợp các khái niệm và quan điểm về PCR: tầm quan trọng của CCR; các phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật CCR; sự phối hợp giữa các LLCC và phương tiện CCR

Tuy vậy, chưa có công bố nào nghiên cứu về phương tiện, phương pháp, chiến thuật và kỹ thuật chữa cháy rừng Thông

1.2.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam về phòng cháy chữa cháy rừng Thông

Có một số công trình nghiên cứu ở Việt Nam đề cập đến công tác PCCCR Thông, như: cấu trúc, khối lượng, độ ẩm VLC dưới rừng Thông; xác định mùa cháy rừng Thông; xử lý VLC rừng Thông, đốt chỉ định và cảnh báo nguy cơ cháy rừng Thông

Song, chưa có đề tài hay báo cáo nào vào nghiên cứu về đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông và phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật CCR Thông

1.3 Tình hình nghiên cứu về phòng cháy chữa cháy rừng ở huyện Sóc Sơn

1.3.1 Các nghiên cứu về phòng cháy chữa cháy rừng ở huyện Sóc Sơn

- Có 02 nhóm tác giả nghiên cứu về thực trạng và nguyên nhân gây cháy rừng và các giải pháp PCCCR cho trạng thái rừng ở thành phố Hà Nội, trong đó có cả rừng ở huyện Sóc Sơn

Tuy nhiên 02 công trình này không đề cập đến đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn và hoạt động CCR Thông ở đây

1.3.2 Các nghiên cứu về phòng cháy chữa cháy rừng Thông ở huyện Sóc Sơn

Qua tìm hiểu các tài liệu, nhóm nghiên cứu chưa thấy có đề tài nào nghiên cứu về đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn và phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật CCR Thông; cũng chưa có bộ công cụ hay phần mềm nào hỗ trợ công tác CCR Thông ở huyện Sóc Sơn được công bố

1.4 Một số khái niệm có liên quan

Nêu một số khái niệm như: phương pháp CCR, chiến thuật CCR, kỹ thuật CCR, phương án CCR Làm nổi bật nhu cầu cần phải hoàn thiện các giải pháp huy động LLPT và tổ chức chỉ huy chữa cháy, áp dụng các phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật chữa cháy phù hợp với từng đám cháy rừng Thông

Chương 2: PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phạm vi, đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Phạm vi nghiên cứu

+ Lĩnh vực NC: quy luật ảnh hưởng của hoàn cảnh đến đặc điểm các đám cháy rừng Thông + Địa điểm NC: 1.509 ha rừng thuộc BQLRPHĐD Hà Nội ở huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội + Thời gian nghiên cứu: từ năm 2017 đến 2022

2.1.2 Đối tượng nghiên cứu

+ Loại hình rừng: loài Thông ba lá + 03 thông số chủ yếu phản ánh đặc điểm đám cháy: địa hình, thời tiết, hiện trạng rừng; 02 thông số của đám cháy trên mặt đất rừng Thông: chiều cao ngọn lửa (Hlửa), tốc độ lan truyền (Vc)

2.2 Nội dung nghiên cứu

- 03 yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến đặc điểm đám cháy: địa hình, thời tiết, hiện trạng rừng - Đặc điểm các đám cháy trên mặt đất rừng Thông: dạng cháy rừng, chiều cao ngọn lửa; tốc độ lan truyền của đám cháy và đám cháy thảm cây ràng ràng

- Công tác CCR: thực trạng; đề xuất các phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật chữa cháy các đám cháy trên mặt đất rừng Thông

- Công cụ xác định nhanh đặc điểm đám cháy và đề xuất phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật chữa cháy đám cháy trên mặt đất rừng Thông

2.3 Phương pháp nghiên cứu

- PP luận nghiên cứu ứng dụng: xây dựng các giải pháp, công nghệ áp dụng vào thực tiễn CCR

2.3.2 Phương pháp thu thập và xử lý thông tin

2.3.2.1 Phương pháp thu thập thông tin

- Kế thừa tư liệu: kết quả NC trong và ngoài nước; các tư liệu bản đồ; tư liệu điều tra cơ bản - PP điều tra thực nghiệm: đề tài đã lập 25 OTC đại diện cho các cấp tuổi để điều tra về cấu trúc và đặc điểm VLC; xây dựng mô hình vật lý để nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố: địa hình, khối lượng vật liệu và điều kiện thời tiết đến đặc điểm các đám cháy trên mặt đất rừng Thông

- PP điều tra xã hội học: phỏng vấn các chủ rừng, người dân, thành viên Đội cơ động BVR và PCCCR thuộc BQLRPHĐD Hà Nội về hiện trạng rừng, đặc điểm đám cháy rừng

- PP chuyên gia: thảo luận với 05 nhóm: cán bộ quản lý lâm nghiệp, cán bộ BQLRPHĐD Hà Nội, thành viên của tổ cơ động BVR và PCCCR, Cảnh sát PCCC&CNCH, chủ rừng về các chủ đề: đặc điểm đám cháy; phương pháp, chiến thuật và kỹ thuật CCR; những đề xuất để nâng cao năng lực CCR

2.3.2.2 Phương pháp xử lý thông tin

- PP thống kê học: sử dụng bảng số, biểu đồ; các chỉ tiêu trung bình, tiêu chuẩn, hệ số biến động, số trung vị, tần số, tần suất trong phần mềm Excel, MapInfo và WinForm

- PP phân tích tương quan: xây dựng mô hình dự tính các yếu tố liên quan đến đặc điểm đám cháy rừng bằng phương pháp thống kê toán học, trong đó có các phương pháp phân tích tương quan đơn biến, tương quan đa biến (có sẵn trong Excel)

- PP xử lý dữ liệu bằng lập trình web: hệ thống kết nối Internet qua một website hỗ trợ xác định những yếu tố, đặc điểm nơi xảy ra cháy rừng; xác định đặc điểm đám cháy rừng, đề xuất các phương pháp, chiến thuật và kỹ thuật cần áp dụng để CCR

- PP phân tích logic: áp dụng để xác định được những hạn chế của công tác CCR hiện tại và đề xuất các phương pháp, chiến thuật, kỹ thuật chữa cháy phù hợp, hoàn thiện kỹ thuật CCR

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc điểm đám cháy trên mặt đất rừng Thông ở huyện Sóc Sơn

3.1.1 Địa hình khu vực rừng Thông ở huyện Sóc Sơn

Địa hình, đặc biệt là độ dốc có ảnh hưởng nhiều đến cường độ và Vc của đám cháy Vì vậy, khi xác định phương pháp, chiến thuật và xây dựng PACC rừng cần phân tích điều kiện địa hình nơi xảy ra cháy Rừng ở huyện Sóc Sơn do BQLRPHĐD Hà Nội quản lý, phân bố trong phạm cao độ từ 30÷ 400m, độ dốc tập trung nhiều nhất từ 20÷30 độ, số liệu này được ghi trong bảng 3.1 của luận án Địa hình ảnh hưởng mạnh mẽ tới đặc điểm của đám cháy trên mặt đất rừng Thông

3.1.2 Điều kiện khí tượng khu vực rừng Thông ở huyện Sóc Sơn

Điều kiện khí tượng ảnh hưởng lớn đến đặc điểm các đám cháy rừng, thời tiết càng khô nóng thì Hlửa và Vc của đám cháy càng lớn; được phản ảnh qua các chỉ tiêu chủ yếu gồm: nhiệt độ, độ ẩm không khí, lượng mưa và chỉ số khí tượng tổng hợp P Số liệu cho thấy:

+ Thời kỳ khô hạn nhất trong năm bắt đầu từ Tháng 11 đến đầu Tháng 4 Mùa cháy rừng ở huyện Sóc Sơn trùng với mùa khô, chứng tỏ khí tượng, thời tiết ảnh hưởng nhiều đến nguy cơ cháy rừng

+ Chỉ số khí tượng P dao động lớn giữa các tháng; tăng từ Tháng 8, đạt max vào Tháng 1; giảm dần và đạt min vào Tháng 5 ÷ 6 (hình 3.1) Theo chỉ số Pmaxtb có thể thấy, nguy cơ cháy rừng ở khu vưc nghiên cứu cao nhất vào các Tháng 1, 8, 11, 12 (P > 7500) nguy cơ cháy rừng ở cấp IV đến cấp V Như vậy, mùa cháy rừng chủ yếu kéo dài trong 03 tháng, từ Tháng 11 đến Tháng 3

3.1.3 Đặc điểm hiện trạng rừng và vật liệu cháy rừng Thông ở huyện Sóc Sơn

3.1.3.1 Đặc điểm cấu trúc rừng Thông ở huyện Sóc Sơn

Thông chiếm 98%, còn 2% là keo tai tượng Tán thưa và cao, rừng Thông trồng tạo ra đặc điểm trống trải dưới tán rừng Vì vậy, vật liệu dưới rừng khô nhanh, lá Thông có dầu nên dễ bắt cháy - rừng có nguy cơ cháy cao

+ Tuổi rừng: hầu hết trên 25 tuổi và dưới 45 tuổi Đây là độ tuổi có lượng VLC tích lũy nhiều nhất và nguy cơ cháy rừng cũng là cao nhất (bảng 3.3)

+ Tầng thứ: thành 2 tầng rõ rệt, tầng cao là Thông, xấp xỉ 15m, quyết định đến trạng thái thưa trống dưới tán rừng; tầng dưới là CBTT phát triển yếu dưới tán rừng

+ Đường kính cây ở độ cao 1.3m: Sử dụng phương trình tương quan đa biến và kiểm tra sự tồn tại, đề tài xác định mối liên hệ giữa đường kính cây với: tuổi rừng, độ dốc và mật độ cây rừng như sau:

D13 = - 0.59483 + 1.025777*K; với R=0.89 (3.1)

Trong đó: - K=9.083*exp[0.0398*(30.5566+0.083774*Tuoi-0.01727*Doc+0.090935 *N)] - Tuoi: tuổi rừng (năm) - Doc: độ dốc mặt đất (độ) - N mật độ cây (cây/ha)

+ Chiều cao vút ngọn (Hvn): Sử dụng phương pháp tương tự, đề tài xác định mối liên hệ giữa chiều cao cây với tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến đặc điểm đám cháy:

- CBTT: hầu hết dưới tán rừng đều có lớp CBTT Ràng ràng là loài phân bố và thường chết khô vào mùa đông và trở thành VLC nguy hiểm Tần suất tích lũy CBTT theo chiều cao trong 100 ODB (25m2) được biểu thị trong phụ lục 7 và bảng 3.4 Ở nơi CBTT thấp < 1.5m xanh quanh năm nhưng không giữ được lá Thông khô ở tán

3.1.3.2 Thảm khô - vật liệu cháy chủ yếu dưới rừng Thông ở huyện Sóc Sơn

- Thảm khô chủ yếu là lá, hoa, quả, cành Thông chính là thành phần gây nguy cơ cháy rừng cần được quản lý chặt chẽ Tỷ lệ % các loại vật liệu khô dưới rừng Thông được thể hiện trong bảng 3.6 Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật CCR Thông cần tập trung chủ yếu vào đối tượng này

- Chiều dài lá Thông từ 16÷27cm; đường kính từ 1÷1.1 mm, đây là cơ sở để có thể áp dụng những biện pháp kỹ thuật tương tự nhau khi CCR Thông

- Khối lượng thảm khô (Mtk) được điều tra ở 400 ODB (1m2) được ghi trong phụ lục 4 và 8, thấp nhất là 13 tấn/ha, cao nhất là 70 tấn/ha; trung bình là 36 tấn/ha (> 30 tấn /ha) Như vậy, thảm khô trên toàn bộ diện tích rừng đều vượt quá 10 tấn/ha - mức nguy cơ cháy rừng rất cao

- Phân bố của thảm khô: Tần suất tích lũy số OTC theo Mtk được thể hiện qua hình 3.9 Trên 90% diện tích có lượng thảm khô vượt quá 20 tấn/ha, trên 60% diện tích vượt quá 30 tấn/ha và 20% diện tích vượt 60 tấn/ha Mtk phụ thuộc vào: độ dốc, độ cao, tuổi rừng, trữ lượng gỗ, tỉa thưa, phát dọn

Đề tài đã phân tích mối tương quan giữa Mtk với các yếu tố khác nhau Kết quả: lựa chọn được 3 yếu tố ảnh hưởng rõ nhất đến Mtk, gồm: độ dốc mặt đất, tuổi cây và trữ lượng rừng Những yếu tố có thể xác định được nhờ dữ liệu trên hệ thống thông tin địa lý; độ dốc xác định theo bản đồ địa hình; tuổi rừng và trữ lượng gỗ xác định theo bản đồ kiểm kê rừng ghi trong phụ lục 6 Sau khi đã kiểm tra sự tồn tại, phương trình tương quan giữa Mtk (kg/ha) với các yếu tố độ ảnh hưởng đến đặc điểm đám cháy: độ dốc (doc, độ), tuổi rừng (tuoi, năm) và trữ lượng lâm phần (Mgo, m3/ha) có dạng như sau:

Mtk (kg/ha) = -7602.2 + 1613.7*doc - 167.88*tuoi + 73.93*Mgo; với R=0.69 (3.3) Sự phù hợp của Mtk tính được từ phương trình thực nghiệm với khối lượng thảm khô thực tế (Mtt) được thể hiện qua phương trình tương quan và hình 3.9

+ Phân bố của thảm khô theo bề mặt: Số liệu ghi trong phụ lục 2 cho thấy ở tất cả các OTC độ che phủ của thảm khô đều là 100% Tuy nhiên, có sự khác nhau do gió, địa hình và phân bố lớp cây bụi Đề tài đã phân tích đặc điểm phân bố của thảm khô trên mặt đất, xây dựng những biểu đồ phân bố khối theo số ODB 1m2 (các hình trong phụ lục 9) Từ các biểu đồ cho thấy OTC số 9 và 11 mới được dọn sạch thảm khô, nơi băng trắng đi qua, các OTC còn lại đều có phân bố tương đối đều Đồ thị phân bố số ODB theo thảm khô luôn có đỉnh rất nhọn, chứng tỏ thảm khô phân bố khá đều (biến động trung bình là 53%) Biểu đồ tần số tích lũy số ODB theo lượng thảm khô thể hiện trong hình 3.10 Đường cong tích lũy tần suất xuất hiện lượng thảm khô cho thấy khoảng 5% diện tích có Mtk dưới 10 tấn/ha, khoảng 80% có Mtk trên 20 tấn/ha và khoảng 60% có Mtk trên 30 tấn/ha Mtk nhiều và phân bố theo không gian tương đối đồng đều phản ánh thực trạng nguy cơ cháy trên bề mặt đất rừng rất cao

+ Phân bố thảm khô theo chiều cao: Phân bố thảm khô theo chiều cao ảnh hưởng đến khả năng dẫn truyền ngọn lửa từ mặt đất lên tán cây Thảm khô được tạo nên chủ yếu bởi lá thông rụng và rơi xuống mặt đất, nơi có CBTT lá sẽ rơi lên tán, nhưng do có kích thước nhỏ nên tiếp tục rơi xuống mặt đất Vì vậy, > 90% lá thông đều rơi xuống mặt đất tạo nên một lớp thảm khô trên mặt đất (hình 3.11)

3.2 Đặc điểm các đám cháy trên mặt đất ở rừng Thông ở huyện Sóc Sơn

3.2.1 Dạng cháy ở rừng Thông ở huyện Sóc Sơn

Rừng Thông ở huyện Sóc Sơn đã ở tuổi trung niên, cành thấp nhất của tầng cây cao cũng > 10m Ràng ràng là cây dễ cháy, chỉ cao ~ 1.1m nên ngọn lửa khó lan đến tán rừng để chuyển thành cháy tán Vì vậy, dạng cháy rừng Thông ở huyện Sóc Sơn chủ yếu là cháy trên bề mặt đất rừng

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

3.2.2.1 Chiều cao ngọn lửa và tốc độ lan truyền của đám cháy trong mô hình đốt thử nghiệm

Hlửa và Vc phụ thuộc vào nhiều yếu tố, quan trọng nhất là: độ ẩm vật liệu, thời tiết và độ dốc mặt đất Để nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc và thời tiết đến Hlửa và Vc, đề tài đã tiến hành 28 lần đốt thử nghiệm lá thông khô với các độ dốc, nhiệt độ và độ ẩm không khí và độ ẩm vật liệu khác nhau (hình ảnh và kết quả tổng hợp được thể hiện trong hình 2.1 và phụ lục 10)

Một số chỉ tiêu về đặc điểm cháy mỗi lần đốt thử nghiệm được ghi trong bảng sau:

Bảng 3 1: Số liệu đốt VLC trên các mô hình đốt thử nghiệm

Lần đốt thứ

Giờ đốt

Độ dốc

(D, độ)

Vận tốc Gió

(Vg,m/s)

Nhiệt độ KK Tkk(T,oC)

Độ ẩm KK

(W,%)

Độ ẩm VLC

Lần đốt thứ

Giờ đốt

Độ dốc

(D, độ)

Vận tốc Gió

(Vg,m/s)

Nhiệt độ KK Tkk(T,oC)

Độ ẩm KK

(W,%)

Độ ẩm VLC

Hình 3 1: Mối tương quan giữa Hlua (m) với độ dốc (0) và khối lượng VLC (tấn/ha)

Hình 3 2: Mối tương quan giữa Hlua (m) với khối lượng VLC (tấn/ha), độ ẩm VLC Wvlc (%), độ dốc D

(o) và tốc độ gió Vg (m/s)

Áp dụng các phương pháp phân tích thống kê đa biến để phân tích mối tương quan giữa Hlửa và Vc với tổ hợp các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến đặc điểm đám cháy, kết quả được tổng hợp trong phụ lục 11 và 12 Số liệu trong phụ lục cho thấy có 05 yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất đến Hlửa và Vc gồm: độ dốc mặt đất, khối lượng VLC, độ ẩm VLC, độ ẩm không khí và tốc độ gió Để xây dựng công thức xác định Hlửa và Vc Từ kết quả trên, sau khi kiểm tra sự tồn tại, đề tài đã lựa chọn 2 phương trình thực nghiệm, có hệ số tương quan cao nhất, cụ thể như sau:

Vc = 0.412 [D*Vg/(M*Wvlc)]+ 0.0059; với R=0.89 (3.4) Hlua = 0.9998*[13.782*(M/(Wvlc*Wkk)]^(0.6399))^1.0001; với R=0.87 (3.5) Vì độ ẩm VLC (Wvlc) có tương quan chặt với chỉ số P nên có thể thay Wvlc bằng chỉ số P Giả sử Vg max là 2m/s, ta nhận được các phương trình xác định Hlửa và Vc như sau:

Vc = 0.412{[D*Vg/(M*(30.721*e^ (-0.000142*Pi)))]}+ 0.0059 (3.6) Hlua=0.9998*{13.782*[M/((30.721*e^(-0.000142*Pi))*Wkk)]^(0.6399)}^1.0001 (3.7) Trong công thức trên Wvlc được thay bằng P theo công thức sau:

Wvlc = 30.721*e^ (-0.000142*Pi), với R=0.82 (3.8)

Trong đó: - Wvlc: là độ ẩm VLC ngày thứ i; - Pi: là chỉ số khí tượng tổng hợp ngày thứ i, PiKi(Pi1Ti13*di13) ; - Pi-1 là chỉ tiêu khí tượng tổng hợp tính cho ngày thứ i-1 (ngày hôm trước); - Ki = 0 khi lượng mưa ngày thứ i lớn hơn hoặc bằng 7mm;

- Ki = (7-Ri)/7 khi lượng mưa ngày thứ i nhỏ hơn 7mm; - Ri là lượng mưa ngày thứ i; - Ti13 là nhiệt độ không khí lúc 13 giờ ngày thứ i (oC); - di13 là độ chênh lệch bão hoà độ ẩm không khí lúc 13 giờ ngày thứ i (mb);

Nếu thay những tham số của phương trình bằng với những giá trị tối cao phổ biến có thể xảy ra ở địa phương: Wkk = 60%, độ dốc = 30 độ, Vg = 5m/s, M = 70 tấn/ha, P = 10000 thì có thể xác định được Hlửa max trong mô hình thử nghiệm là 4.2 m; Vc max trong mô hình thử nghiệm là 436 m/giờ

3.2.2.2 Chiều cao ngọn lửa và tốc độ lan truyền của đám cháy thực tế

Các công thức xác định Hlửa và Vc trên được xây dựng trên cơ sở các bãi đốt nhân tạo Để kiểm tra, đề tài đã khảo nghiệm đốt trên nền đất rừng thực tế để so sánh với kết quả của mô hình lý thuyết Số liệu thí nghiệm được tổng hợp lại ở phụ lục 13 Từ số liệu đề tài đã xác định hệ số hiệu chỉnh Hlửa

và Vc của đám cháy, kết quả được ghi trong các bảng sau

Bảng 3 2: Chiều cao ngọn lửa và vận tốc đám cháy thử nghiệm dưới rừng Thông

Ghi chú: T1 và T2 là thời gian bắt đầu và kết thúc, Tc (giây), Vc(m/s), Hlua1 và Hlua2 là chiều cao ngọn lửa ở vị trí 1m và 3m cách mép trước của bãi đốt, Hlua = (Hlu1 + Hlua2)/2

Từ số liệu quan trắc các yếu tố ảnh hưởng đến đặc điểm đám cháy, đề tài đã sử dụng công thức thực nghiệm (3.1) và (3.2) để xác định Hluapt và Vcpt, số liệu ghi trong bảng sau:

Bảng 3 3: Chiều cao và tốc độ lan truyền ngọn lửa tính theo phương trình thực nghiệm

Tương quan giữa Hluapt và Vcpt (theo PT thực nghiệm) với Hlua và Vc (thực tế) như sau:

Hình 3.3:Mối tương quan giữa Hlupt, Vcpt (thực nghiệm) với Hlupt, Vcpt (thực tế)

Từ các phương trình thực nghiệm thể hiện trong hình 3.16 cho thấy có thể bằng số liệu tính theo phương trình thực nghiệm để ước tính Hlửa và Vc đám cháy với hệ số hiệu chỉnh lần lượt là 0.567 và 0.8, công thức ước tính được viết như sau:

Hlua = 0,567*Hluapt (3.9) và Vc = 0.8*Vcpt (3.10) Căn cứ vào hệ số xác định (hệ số tương quan bình phương) có thể ước lượng sai số của hiệu chỉnh của Hlua là 11% và của và Vc là 7%; thấp hơn so với thử nghiệm Nguyên nhân do trong mô hình thử nghiệm, VLC được rải trên bề mặt bãi thử nhân tạo xốp hơn so với thực tế vì vậy, chúng cháy nhanh hơn và ngọn lửa cũng cao hơn Với hệ số hiệu chỉnh thì giá trị cụ thể là: Hlua = 0.56*4.21 m = 2.39 m;

Vc = 0.8*436 m/h = 349 m/giờ

3.2.2.3 Dự tính chiều cao ngọn lửa và tốc độ lan truyền đám cháy trên mặt đất rừng

Kết quả nghiên cứu trên cho thấy có thể sử dụng 2 phương trình thực nghiệm trên để dự báo Hlua

và Vc cho những đám cháy ở địa điểm bất kỳ dưới rừng Thông ở huyện Sóc Sơn Những yếu tố cần biết để xác định Hlua và Vc gồm: độ dốc (doc), Mvlc và P Từ đây, đề tài xác định được 4 bước cần thiết để dự tính Hlua và Vc đám cháy rừng ở một điểm có tọa độ bất kỳ trong khu vực, gồm:

(1) - Xác định độ dốc nơi cháy: căn cứ vào mô hình số độ cao và ArcGIS lập ra bản đồ phân bố độ cao và độ dốc ở khu vực nghiên cứu (hình 3.17 và 3.18)

(2) - Xác định khối lượng vật liệu ở nơi xảy ra đám cháy: Có thể xác định Mtk cho vị trí bất kỳ theo 3 yếu tố: độ dốc, tuổi rừng và trữ lượng gỗ trung bình Phương trình thực nghiệm như sau:

Mtt = 9,842.13383007*exp (0.00003261*Mtn) (3.11)

Trong đó: - Mtt là khối lượng vật liệu thực tế ở nơi xảy ra đám cháy - Mtn là khối lượng vật tính bằng phương trình thực nghiệm nơi xảy ra cháy

Mtn (kg/ha) =567.2+1957*doc -738.3*tuoi +73.93*Mgo; với R=0.73 (3.12) Sự phù hợp của PT thực nghiệm với thực tế được phản ảnh qua sự tương quan giữa Mtn và Mtt

điều tra được ở 25 OTC, mối tương quan này được thể hiện ở hình 3.19 sau:

Hình 3.4: Sự phù hợp giữa M thảm khô tính theo PT thực nghiệm (Mtn) và thực tế (Mtt)

Ba yếu tố ảnh hưởng đến Mtk được xác định nhờ bản đồ kiểm kê rừng và độ dốc khu vực nghiên cứu Tích hợp 2 bản đồ sẽ được đủ thông tin cả 3 yếu tố: độ dốc, trữ lượng và tuổi rừng Để dự tính Mtk, đề tài đã xây dựng công cụ bằng ASP.NET: http://paccr.siteam.vn, tên đăng nhập: "khanhnk", mật khẩu "kh1234", giao diện trang như sau:

Hình 3 5: Công cụ dự tính lượng thảm khô ở rừng Thông ở huyện Sóc Sơn

Hình 3 6: Ước tính lượng thảm khô cho vị trí bất kỳ trong rừng Thông ở huyện Sóc Sơn

Khi vào lệnh “Xác định thảm khô” màn hình sẽ xuất hiện cửa sổ để nhập tọa độ nơi cần xác

định Mtk Phần mềm sẽ tự động xác định dữ liệu liên quan và Mtk tại tọa độ cần

(3) - Xác định chỉ số khí tượng tổng hợp P P được xác định theo nhóm lệnh CCR trong trang web http://dtpc.siteam.vn - sản phẩm KHCN của Bộ NN&PTNN Tên đăng nhập là “dtpc”, mật khẩu là “pc123” Trang web này liên tục cập nhật dữ liệu khí tượng của trạm Sóc Sơn để xác định P và tự động dự báo cấp nguy cơ cháy rừng

(4) - Xác định Hlửa và Vc: Phương trình được sử dụng để dự báo Hlửa và Vc như sau: Vc = 0.412{D*Vg/[M*(30.721*e^ (-0.000142*Pi))]}+ 0.0059; R=089 (3.13) Hlua = 0.9998*{13.782*[M/((30.721*e^(-142*10-6*Pi))*Wvlc)]^ [0.6399]}1.0001; R=0.87 (3.14) Các đại lượng được giải thích như trong PT (3.6) và (3.7)