Chương 2 : Mục tiêu, nội dung, phương pháp nghiên cứu
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp luận.
Cháy rừng là hiện tượng oxy hóa các vật liệu hữu cơ do rừng tạo ra ở nhiệt độ cao. Cháy rừng chỉ xuất hiện khi có mặt đồng thời cả 3 yếu tố gồm: oxy, nguồn lửa và vật liệu cháy. Trong đó, oxy ln có sẵn trong khơng khí, rất khó loại trừ. Nguồn lửa chủ yếu do con người mang đến nhưng khó kiểm sốt, cịn vật liệu chỉ có thể cháy khi có độ ẩm nhỏ, nếu độ ẩm cao thì chúng khơng thể bắt cháy hoặc q trình cháy sẽ tự tắt. Tuỳ thuộc vào 3 yếu tố trên mà cháy rừng có thể hình thành, phát triển hay bị ngăn chặn hoặc suy yếu [32][33].
Nguồn lửa là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến cháy rừng. Qua thực tế và theo kết luận của nhiều cơng trình nghiên cứu, phần lớn nguồn lửa dẫn đến cháy rừng là do con người [13][16][20]. Những hoạt động của con người có thể tạo ra ngọn lửa gây cháy rừng: đốt nương làm rẫy, săn bắn, đốt than, dọn thực bì trồng rừng, du lịch…ở những khu vực gần rừng, nơi tập trung đông dân cư, phổ biến hoạt động canh tác nương rẫy thì tần xuất xảy ra cháy rừng nhiều hơn. Vì vậy, một trong những cơ sở để phân vùng trọng điểm cháy rừng là sự phân bố và hoạt động kinh tế - xã hội của con người.
Vật liệu cháy, theo nghĩa rộng là tất cả vật chất hữu cơ ở trong rừng có thể bắt lửa và bốc cháy. Theo kết quả nghiên cứu của Ngô Quang Đê, Lê Đăng Giảng, Phạm Ngọc Hưng (1983), thì những tính chất của vật liệu quyết
định đến khả năng bắt lửa và duy trì cháy là: kích thước, sự xắp xếp và phân bố của vật liệu cháy, độ ẩm, khối lượng, thành phần hoá học…[15][17]
Độ ẩm vật liệu cháy là yếu tố dễ thay đổi nhất dưới ảnh hưởng của điều kiện khí tượng, độ ẩm khơng khí, gió… Sự khác biệt về thời tiết, khí hậu trong lãnh thổ là do sự khác biệt về điều kiện địa hình, kinh độ, vĩ độ và điều kiện thổ nhưỡng cùng với bức xạ mặt trời, hồn lưu khí quyền và mặt đệm có liên hệ mật thiết với nhau. Do đó khi phân vùng trọng điểm cháy người ta thường căn cứ vào các quy luật ảnh hưởng của các yếu tố đến cháy rừng và đặc điểm biến đổi của các yếu tố đó trong khu vực.
Thành phần hố học, kích thước, khối lượng và phân bố của vật liệu cháy phụ thuộc chặt chẽ vào kiểu trạng thái rừng, tình hình sinh trưởng, phát triển và sự phân bố của chúng theo không gian trong hệ sinh thái.
Các trạng thái rừng khác nhau thì có đặc điểm vật liệu cháy khác nhau. Trong thực tế có một số kiểu rừng rất dễ cháy như: rừng Thông, rừng Bạch đàn, rừng Tre Nứa, rừng mới phục hồi, trạng thái Ib, Ic…Nhưng có một số kiểu rừng khác rất ít bị cháy như: rừng tự nhiên thường xanh, rừng trồng hỗn giao nhiều loài cây bản địa đã ở giai đoạn khép tán…Vì vậy, người ta phân vùng trọng điểm cháy rừng thường căn cứ vào sự phân bố của các trạng thái rừng có khả năng cháy khác nhau.
Như vậy, để phân vùng trọng điểm cháy rừng cho các địa phương, cần căn cứ vào những nhân tố ảnh hưởng chủ yếu đến cháy rừng. Trong điều kiện nghiên cứu, đề tài căn cứ vào các nhân tố: khí tượng, địa hình, tình hình cháy rừng, đặc điểm trạng thái rừng và một số yếu tố kinh tế - xã hội.
Sơ đồ 2.1: Q trình nghiên cứu của đề tài. Thu thập thơng tin Xử lý thơng tin Hồn thành kết quả đề tài
2.4.2. Phương pháp thu thập số liệu.
Phù hợp với những mục tiêu và nội dung nghiên cứu, lựa chọn những phương pháp thu thập thông tin, xử lý thơng tin và hình thành kết quả của đề tài như sau:
2.4.2.1. Phương pháp kế thừa tư liệu
Trong quá trình thực hiện, đề tài kế thừa các tư liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội ở khu vực nghiên cứu, những kết quả nghiên cứu, kết quả hội thảo liên quan đến phịng cháy chữa cháy rừng. Cụ thể như sau:
* Thơng tin về đặc điểm tài nguyên rừng và tình hình cháy rừng ở tỉnh Quảng Bình.
* Thơng tin về số hộ và diện tích nương rẫy năm 2007 của từng huyện ở Quảng Bình.
* Thơng tin về điều kiện khí hậu, địa hình và toạ độ địa lý ở tỉnh Quảng Bình.
Đặc điểm kinh tế – xã hội
Đánh giá nguy cơ cháy theo trạng thái rừng và điều
kiện kinh tế – xã hội.
Mùa cháy
rừng
Đặc điểm phân bố khí hậu, địa hình
Dự báo nguy cơ cháy rừng theo diễn biến thời tiết.
- Cơ sở khoa học của phân vùng trọng điểm cháy rừng.
- Phân vùng trọng điểm cháy rừng.
- Giải pháp nâng cao hiệu quả phòng cháy, chữa cháy rừng
Tình hình cháy rừng những năm gần đây
Nguy cơ cháy rừng theo điều kiện khí hậu, địa hình, trạng thái rừng và điều kiện kinh tế - xã hội.
Điều kiện tự nhiên: Địa lý, địa hình, khí
*Thơng tin về điều kiện kinh tế - xã hội ở khu vực nghiên cứu.
- Thơng tin về tình hình cháy rừng trên địa bàn tỉnh Quảng Bình được kế thừa số liệu của Chi cục Kiểm lâm Quảng Bình trong 7 năm gần đây (2001- 2007).
- Thơng tin về đặc điểm tài nguyên rừng được thu thập qua bản đồ cập nhật diễn biến tài nguyên rừng năm 2007 của Chi cục Kiểm lâm tỉnh Quảng Bình. Trong đề tài này chỉ chọn ra các kiểu rừng đặc trưng để nghiên cứu đó là:
1. Rừng trồng cây lá kim: Đại diện cho cả hai trạng thái rừng trồng thuần loại cây lá kim và rừng trồng hồn giao giữa cây là kim và cây lá rộng (Thông + Keo, Thông + Bạch đàn...).
2. Rừng trồng cây lá rộng ( Bạch đàn, Cao su, Keo ...).
3. Rừng gỗ đã có trữ lượng (Trạng thái rừng từ IIIa1 trở lên). 4. Rừng gỗ chưa có trữ lượng (Trạng thái rừng IIa, IIb). 5. Rừng hỗn giao gỗ nứa.
6. Trạng thái Ib, Ic.
Tên trạng thái rừng được xác định cho từng ô vuông trên bản đồ.
2.4.2.2. Phương pháp điều tra chuyên ngành
Điều tra nghiên cứu chuyên ngành có nhiệm vụ bổ sung tư liệu để trả lời những câu hỏi liên quan đến chuyên môn của những ngành hẹp và đòi hỏi những phương pháp và phương tiện điều tra đặc thù của từng lĩnh vực. Trong đề tài này, điều tra chuyên ngành bao gồm điều tra về cấu trúc rừng, đặc điểm vật liệu cháy, điều kiện khí tượng - thuỷ văn, đặc điểm hình thành và phát triển của cháy rừng v.v... Những điều tra nghiên cứu chuyên ngành được thực hiện ở ô nghiên cứu ngoài hiện trường và thí nghiệm trong phịng. Để thực hiện các nghiên cứu trên, đề tài thiết kế thí nghiệm và thu thập số liệu như sau. Thông tin về đặc điểm cấu trúc các trạng thái rừng được thu thập bằng
thái rừng tiến hành lập 2 ô tiêu chuẩn, riêng rừng trồng thông lập 4 ô tiêu chuẩn. Tổng số ơ tiêu chuẩn: 20ơ. Diện tích ơ tiêu chuẩn: 500m2.
Các chỉ tiêu điều tra trên ô nghiên cứu: Tiến hành điều tra và xác định một số đặc điểm cấu trúc rừng có liên quan đến cháy rừng, bao gồm tầng cây cao, cây tái sinh, tầng cây bụi, thảm tươi, lớp cành khô lá rụng.
* Đối với tầng cây cao, nghiên cứu một số chỉ tiêu cơ bản: Tên loài; D1.3; Hvn; Hdc; DT; Mật độ cây/ha; Sinh trưởng: Được đánh giá với các tiêu chuẩn tốt, xấu, trung bình.
+ Độ tàn che tầng cây cao được xác định theo phương pháp cho điểm. Trên mỗi ô nghiên cứu xác định 90 điểm ngẫu nhiên, phân bố cách đều. Tiến hành cho điểm theo phương pháp như sau: Nếu điểm điều tra nằm ngồi tán cây thì giá trị độ tàn che được ghi là 0, nếu nằm trong tán cây được ghi là 1. Độ tàn che chung tồn ơ nghiên cứu được tính bằng tỷ số giữa tổng số điểm điều tra có giá trị tàn che bằng 1/90.
* Đối với các loài cây tái sinh, cây bụi và thảm tươi: Tiến hành điều tra trên 5 ô dạng bản được phân bố ở giữa và bốn góc ơ nghiên cứu, diện tích mỗi ơ là 4m2. Phương pháp điều tra được thực hiện như sau:
+ Với cây tái sinh: D00; Hvn; Chất lượng cây tái sinh được đánh giá qua mục trắc: tốt, xấu, trung bình.
+ Cây bụi và thảm tươi. Các chỉ tiêu điều tra: HTB.
* Độ che phủ của cây bụi thảm tươi được xác định theo phương pháp cho điểm. Trên mỗi ô nghiên cứu xác định 90 điểm ngẫu nhiên, phân bố cách đều và tiến hành cho điểm theo phương pháp như sau: Nếu điểm điều tra nằm ngồi tán cây bụi thảm tươi thì giá trị của độ che phủ được ghi là 0, nếu nằm trong tán cây bụi được ghi là 1. Độ che phủ của cây bụi thảm tươi chung tồn ơ nghiên cứu được tính bằng tỷ số giữa tổng số điểm điều tra có giá trị bằng 1/90.
- Đặc điểm vật liệu cháy dưới rừng được điều tra với các chỉ tiêu: Khối lượng, độ ẩm vật liệu cháy.
+ Khối lượng vật liệu cháy khô ở mỗi ô nghiên cứu được điều tra bằng cách cân tồn bộ vật liệu khơ thu từ 5 ơ dạng bản, diện tích mỗi ơ 1m2. Các ơ dạng bản được bố trí cách đều trong ơ tiêu chuẩn.
+ Khối lượng vật liệu cháy tươi ở mỗi ô nghiên cứu được điều tra bằng cách cân toàn bộ vật liệu cháy tươi thu được từ 5 ô dạng bản.
+ Độ ẩm vật liệu ở mỗi ô nghiên cứu được thu thập vào thời điểm 13 giờ hàng ngày cho cả thời gian nghiên cứu. Mẫu vật liệu cháy được đựng trong túi nilon hai lớp, sau đó chuyển về phịng phân tích để xác định độ ẩm bằng phương pháp cân sấy.
- Thông tin về điều kiện địa hình ở khu vực nghiên cứu được thu thập qua kế thừa tài liệu nghiên cứu ở địa phương và phân tích bản đồ khu vực. Phương pháp điều tra thông tin về điều kiện địa hình trên bản đồ:
+ Bản đồ địa hình được chia thành hệ thống các ơ vng có kích thước 1km x 1km. Tổng số ơ vng được xác định trên tồn tỉnh là 8.042 ơ. Chúng được đánh số theo thứ tự từ trái sang phải và từ trên xuống dưới.
+ Xác định độ cao trung bình của mỗi ô vuông, căn cứ vào vị trí các đường đồng mức đi qua hoặc đường gần nhất với ô.
+ Xác định độ dốc trung bình của mỗi ơ vng, căn cứ vào khoảng cách giữa các đường đồng mức theo công thức sau:
= artg ( d h ) Trong đó: : là độ dốc trung bình tính bằng độ.
h: độ chênh cao giữa các đường đồng mức tính bằng m.
Ngồi ra đề tài cịn xác định toạ độ tâm của mỗi ô. Việc thu thập thông tin về địa hình và toạ độ địa lý của các ô vuông được thực hiện trên phần mềm Mapinfor và bản đồ số hố.
- Thơng tin về điều kiện khí hậu gồm: phân bố nhiệt độ, độ ẩm và lượng mưa trung bình trong mùa cháy theo kinh độ, vĩ độ và độ cao.
+ Phân bố nhiệt độ khơng khí theo kinh độ và vĩ độ được xác định căn cứ vào phân bố của nó trên bản đồ nhiệt độ trung bình năm do tổng cục khí tượng thuỷ văn xuất bản năm 1994 [28]. Đây là cơ sở để xác định dạng liên hệ của nhiệt độ khơng khí theo kinh độ và vĩ độ.
+ Nhiệt độ, độ ẩm khơng khí và lượng mưa tại khu vực nghiên cứu được thu thập qua kế thừa số liệu của các trạm quan trắc khí tượng Nhà nước. Số liệu thu thập gồm có:
+ Số liệu khí hậu nhiều năm và số liệu thời tiết trong thời gian nghiên cứu của các trạm khí tượng tại Quảng Bình và khu vực lân cận do trung tâm dự báo khí tượng thuỷ văn Quảng Bình và Cục Kiểm lâm cung cấp.
- Thông tin về đặc điểm kinh tế – xã hội.
Tiến hành điều tra, phỏng vấn 35 hộ gia đình ở một số khu vực trên địa bàn tỉnh Quảng Bình. Các chỉ tiêu điều tra, phỏng vấn bao gồm: Điều kiện kinh tế; Phong tục tập quán; Sử dụng lửa trong canh tác và trong sinh hoạt; Nhận thức và ý thức của người dân đối với công tác phòng cháy, chữa cháy rừng; Thành phần dân tộc; Khoảng cách từ thôn bản đến khu rừng điều tra; Các nguyên nhân gây ra cháy rừng ở Quảng Bình.
2.4.3. Phương pháp xử lý số liệu.
- Phương pháp phân tích thống kê.
Phương pháp phân tích thống kê được áp dụng để phân tích quy luật liên hệ giữa các hiện tượng tự nhiên, kinh tế và xã hội với nguy cơ cháy rừng và hiệu quả của hoạt động PCCCR. Cơng cụ chủ yếu cho phân tích các mối liên hệ là
tương quan đa biến. Tương quan đơn biến nhằm xác định được dạng liên hệ của biến phụ thuộc với các biến độc lập và cơng thức đổi biến để đưa vào phân tích tương quan đa biến.
- Xác định mùa cháy: Là thời gian thường xảy ra cháy rừng và gây nhiều thiệt hại nhất trong năm. Mùa cháy được xác định theo 2 cách: căn cứ vào điều kiện khí hậu và theo số liệu thống kê về tình hình cháy rừng trong nhiều năm. Với đề tài này áp dụng cả 2 cách trên để xác định mùa cháy.
+ Xác định mùa cháy theo chỉ số khô hạn của Thái Văn Trừng, áp dụng cơng thức sau: X: S; A; D.
Trong đó: S - Tháng khơ có giá trị: T < P 2T. A- Tháng hạn có giá trị: 5 <P T. D - Tháng kiệt có giá trị: P <= 5 mm. Với: P là lượng mưa tháng trung bình nhiều năm (mm).
T nhiệt độ tháng trung bình nhiều năm (0C).
+ Xác định cấp DBCR theo chỉ số khí hậu tổng hợp của V.G. Nesterop: tính giá trị trung bình nhiều năm của chỉ số P bằng tổng các tích số giữa nhiệt độ 13 giờ (t1.3) và độ thiếu hụt bão hồ của khơng khí lúc 13 giờ (d1.3) hàng ngày kể từ ngày cuối cùng có lượng mưa lớn hơn 6mm. Dạng cơng thức xác định chỉ số P như sau: Pi=k 13 1 13. i n i i d t
Sau đó cấp cháy rừng được xác định theo giá trị P. Kết quả trong biểu 2.1.
Biểu 2.1: Phân cấp cháy rừng theo chỉ tiêu tổng hợp P cho tỉnh
Quảng Bình( theo quy chuẩn của Cục Kiểm lâm)
TT Chỉ tiêu tổng hợp P Cấp cháy Đặc trưng về khả năng cháy rừng
I <5000 I ít có khả năng xuất hiện cháy
II 5001-7500 II Có khả năng xuất hiện cháy
III 7501-10.000 III Có khả năng xuất hiện cháy nhiều IV 10.001-15.000 IV Nguy hiểm về cháy rừng
Mùa cháy bao gồm các tháng có chỉ số P đạt từ cấp III trở lên.. - Xác định đặc điểm phân bố khí hậu ở địa phương.
Đặc điểm phân bố khí hậu ở địa phương được xác định chủ yếu với các yếu tố có liên quan chặt chẽ đến cháy rừng là nhiệt độ, độ ẩm khơng khí và lượng mưa…
Đề tài căn cứ vào bản đồ đẳng nhiệt và quy luật phân bố của nhiệt độ, lượng mưa trung bình trong nhiều năm của các Trạm khí tượng thuỷ văn trong tỉnh và sử dụng số liệu khí tượng ở một số Trạm lân cận để xác định phương trình liên hệ của từng yếu tố, nhiệt độ khơng khí và lượng mưa trung bình năm với kinh độ, vĩ độ và độ cao ở khu vực nghiên cứu.
Căn cứ vào kết quả quan trắc nhiệt độ, độ ẩm khơng khí 13 giờ hàng ngày của các trạm khí tượng thuỷ văn từ 1/4/2006 - 30/8/2006 và từ 1/4/2007 - 31/8/2007 để tính số ngày chỉ số P đạt cấp IV và cấp V cho các khu vực trong