CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NGUY CƠ VÀ CẢNH BÁO CHÁY RỪNG TỈNH SƠN LA TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊA THÔNG TIN
1.2. Cơ sở lý luận nghiên cứu nguy cơ và cảnh báo cháy rừng tỉnh Sơn La trên cơ sở ứng dụng công nghệ Địa thông tin
1.2.2. Các nhân tố ảnh hưởng và nguyên nhân gây cháy rừng
Quá trình cháy rừng xảy ra hết sức phức tạp. Cháy rừng là cháy tự do trong hệ sinh thái rừng, chịu sự chi phối của vật liệu cháy và môi trường (có sự phát sinh và phát triển có tính quy luật và mang tính chu kì). Mặt khác, sự cháy là một nhân tố sinh thái, ảnh hưởng của nó tới hệ sinh thái vừa mang tính tích cực lại vừa gây tiêu cực. Cháy rừng là một sản phẩm tương tác giữa các yếu tố môi trường như:
nhiên liệu, địa hình, thời tiết và lửa được gọi là Tam giác môi trường cháy rừng (hình 1.5).
Hình 1.5. Tam giác môi trường cháy rừng
Trong những đám cháy rừng, các vật liệu đều trải qua ba giai đoạn cháy. Tuy nhiên, việc hoàn thành một cách trọn vẹn các giai đoạn này chỉ xảy ra khi có mặt cả ba nhân tố trong tam giác lửa và có đủ nhiệt lượng cung cấp cho quá trình cháy. Ba giai đoạn cơ bản này được thể hiện như hình 1.6:
Hình 1.6. Ba giai đoạn của quá trình cháy [11]
- Giai đoạn đầu: giai đoạn tích nhiệt
Khi vật liệu cháy tiếp xúc với nguồn nhiệt, ở nhiệt độ 1000 - 1500C nước tự do trong mạch dẫn của vật liệu bốc hơi và nước liên kết hoá học có trong chúng cũng bị phân li. Sau khi cả hai loại nước trên bay hơi hết, vật liệu cháy sẽ hoàn toàn khô kiệt, nhiệt độ của vật liệu khi đó tăng rất nhanh. Ở nhiệt độ khoảng 2500C là quá
VẬT LIỆU CHÁY ĐỊA HÌNH
ĐIỀU KIỆN THỜI TIẾT
LỬA
trình tiền phân giải vật liệu. Giai đoạn này sẽ không thể tự duy trì khi nguồn nhiệt bên ngoài không còn nữa.
- Giai đoạn thứ hai: giai đoạn cháy thể khí
Ở nhiệt độ 275-3500C, vật liệu bị phân giải rất nhanh, sau đó quá trình phân giải được hoàn thành và tạo ra những chất khí như CO2, C2H2, H2, C2H4, CH3OH,
CH3COOH... kèm theo đó là sự xuất hiện ngọn lửa cháy thể khí trong những phản ứng hoá học. Ở giai đoạn này, quá trình cháy có khả năng tự duy trì mà không cần nguồn nhiệt cung cấp thêm từ bên ngoài, đây là giai đoạn cực kì nguy hiểm.
- Giai đoạn thứ ba: giai đoạn cháy than gỗ
Đây là giai đoạn cuối cùng của sự cháy. Trước khi quá trình này diễn ra, vật liệu cháy đã bị phân huỷ thành hai dạng là các chất khí và than. Khi vật liệu cháy đạt trên 3500C, những chất khí sẽ cháy hết, tiếp đó sẽ xuất hiện sự cháy than gỗ (không có ngọn lửa) và cuối cùng để lại tàn tro. Vật liệu ở giai đoạn này có thể gây nên những nguồn lửa mới nếu được gió chuyển tải hoặc chúng bị đốt cháy, đổ gãy và rơi xuống phía dưới.
Sự thay đổi trạng thái cháy rừng theo không gian và thời gian xảy ra liên quan đến sự thay đổi các thành phần môi trường. Nhân tố địa hình không thay đổi theo thời gian nhưng khác nhau rất nhiều trong không gian. Các thành phần nhiên liệu khác nhau về cả mặt không gian và thời gian. Thời tiết là thành phần thay đổi nhiều nhất,
nhanh chóng nhất trong cả không gian và thời gian.
Các yếu tố gây cháy rừng bao gồm lớp phủ (land cover) với vai trò là VLC (fuel); độ cao, độ dốc, hướng sườn bị chi phối bởi đặc trưng của dạng địa hình; nhiệt độ, lượng mưa, độ ẩm tương đối, tốc độ gió chịu ảnh hưởng của khí hậu và thời tiết;
các yếu tố KTXH, hạ tầng như: dân cư, tập quán canh tác, hệ thống giao thông, hiện trạng sử dụng đất… là các tác nhân tạo ra nguồn nhiệt [88].
1.2.2.1. Vật liệu cháy là nhiên liệu cháy quan trọng
VLC không phải là nguyên nhân cháy nhưng nó làm thay đổi mức độ cháy, ảnh hưởng đến sự dễ bắt lửa cũng như kích thước và cường độ của lửa. Nhiên liệu cháy được mô tả trong các thời kì của cả trạng thái nhiên liệu và loại nhiên liệu. Trạng thái VLC đề cập đến độ ẩm của VLC cho dù còn sống hay đã chết. Các mô tả về VLC
bao gồm: đặc tính vật lý của VLC, thành phần của VLC và nhóm VLC. Đặc tính của vật liệu cháy ảnh hưởng đến quá trình cháy gồm có: số lượng, kích thước, sự liên kết và sắp xếp. Thành phần VLC có liên quan đến cách mà thực vật phát triển. Phức hợp các VLC là một tổ chức mà thành phần bao gồm: cỏ, gỗ và thảm mục thực vật…
VLC được cho là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự cháy
vì tổng số nhiệt năng có sẵn phát ra trong quá trình cháy có liên quan đến số lượng vật liệu cháy. Với một tác nhân gây cháy không đổi, cường độ của lửa trực tiếp tỷ lệ thuận với vật liệu cháy có sẵn trong quá trình đốt cháy ở bất kỳ mức độ lây lan nhất định nào của đám cháy [9].
1.2.2.2. Thời tiết và khí hậu
Cháy rừng liên quan mật thiết đến thời tiết và khí hậu (Flannigan & Wotton, 2001). Thời tiết là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến cháy rừng.
Các yếu tố quan trọng nhất của thời tiết ảnh hưởng đến cháy rừng là: nhiệt độ không khí, lượng mưa, độ ẩm tương đối và tốc độ gió [9].
1.2.2.3. Địa hình
Địa hình bao gồm các yếu tố: độ dốc, hướng sườn, độ cao và cấu trúc của đất.
Sự thay đổi các dạng địa hình có thể gây ra những thay đổi đáng kể của việc cháy.
Địa hình không thể thay đổi tại một thời điểm nhưng nó ảnh hưởng đến sự thay đổi về VLC và thời tiết.
Tam giác môi trường cháy tượng trưng cho sự tương tác giữa các nhân tố này.
Sự thay đổi của địa hình dẫn đến sự thay đổi các mô hình thời tiết chung, tạo điều kiện thuận lợi cho các điều kiện thời tiết địa phương có thể ảnh hưởng tới loại VLC và độ ẩm [8884].
1.2.2.4. Nhân tố con người ảnh hưởng đến cháy rừng
Các nhân tố cần thiết để xảy ra cháy là sự có mặt của các vật liệu dễ cháy
và nguồn lửa. Các nguồn lửa gây ra cháy có thể bắt nguồn từ tự nhiên (như sét) hoặc do con người. Tuy nhiên, những nguyên nhân cháy tự nhiên không phải là mối quan tâm lớn của nghiên cứu cháy rừng. Hầu hết, các vụ cháy đều do hoạt động của con người và đó cũng chính là trọng tâm của các nghiên cứu về
NCCBCR trong thời gian gần đây. Các nguyên nhân gây cháy do con người có thể được phân chia gồm: nguyên nhân trực tiếp gây cháy do các công cụ, phương
pháp canh tác, xử lý thực bì và nguyên nhân gián tiếp là các hoạt động của con người có lợi ích làm tăng nguy cơ cháy như: khai thác gỗ, phát triển đường giao thông, tái định cư... [2].