Luận văn Thạc sĩ Khoa học Kỹ thuật: Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống làm băng cách ly đám cháy trên xe chữa cháy rừng đa năng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:75

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận văn nhằm xây dựng cơ sở lý thuyết tính toán hệ thống làm băng cách ly đám cháy, đồng thời xác định thông số tối ưu của hệ thống đó trên xe chữa cháy rừng đa năng. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học Kỹ thuật: Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống làm băng cách ly đám cháy trên xe chữa cháy rừng đa năng

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ pTNT Tr-êng ®¹i häc l©m nghiÖp =====***===== NGUYỄN THẾ SƠN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HỆ THỐNG LÀM BĂNG CÁCH LY ĐÁM CHÁY TRÊN XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG LuËn v¨n th¹c sü khoa häc Kü thuËt HÀ NỘI – 2011
Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ pTNT Tr-êng ®¹i häc l©m nghiÖp =====***===== NGUYỄN THẾ SƠN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HỆ THỐNG LÀM BĂNG CÁCH LY ĐÁM CHÁY TRÊN XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG Chuyªn ngµnh: Kü thuËt m¸y vµ thiÕt bÞ c¬ gíi hãa N«ng l©m nghiÖp M· sè: 60.52.14 Ng-êi h-íng dÉn khoa häc TS. D-¬ng v¨n tµi HÀ NỘI – 2011
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Rừng là lá phổi xanh của toàn nhân loại, nơi dự trữ sinh quyển và là yếu tố quyết định đến sự tồn tại, phát triển của sự sống trên trái đất. Ở Việt Nam có khoảng 12,6 triệu ha rừng, trong đó có khoảng gần 3 triệu ha rừng đặc dụng, rừng phòng hộ và khoảng 2 triệu ha rừng trồng. Hàng năm rừng đã cung cấp một khối lượng lớn lâm sản cho các ngành kinh tế quốc dân. Một tác dụng to lớn khác của rừng đó là điều hòa khí hậu, chống lũ quét, sói mòn đất, giữ nước cho hồ thủy điện, hạn chế sự biến đổi khí hậu toàn cầu. Nhưng hiện nay diện tích rừng ở nước ta và trên thế giới đang ngày càng bị suy giảm nghiêm trọng, một trong những nguyên nhân gây mất rừng đó là do cháy rừng gây ra. Theo thống kê của cục Kiểm lâm, hàng năm ở Việt Nam có hàng trăm vụ cháy rừng, thiêu hủy hàng nghìn ha rừng, gây thiệt hại hàng nghìn tỷ đồng, làm ảnh hưởng đến môi trường sinh thái. Nhận thức được tác hại do cháy rừng gây ra, chính phủ và các cấp các ngành, các địa phương đã đầu tư nhiều trang thiết bị, các giải pháp nhằm hạn chế thấp nhất diện tích rừng bị cháy. Song hiện nay việc chữa cháy rừng chủ yếu bằng biện pháp thủ công như: dùng cành lá, vỉ dập lửa, cào, từ đó dẫn đến năng suất và hiệu quả dập lửa thấp, tốn nhiều công sức. Một số đơn vị đã sử dụng một số thiết bị chữa cháy như máy bơm nước, xe ô tô chữa cháy rừng , nhưng hiệu quả chữa cháy thấp, không phù hợp với địa hình ở Việt Nam. Năm 2008 Bộ Khoa học và Công nghệ đã giao cho Trường Đại học Lâm Nghiệp chủ trì đề tài trọng điểm cấp nhà nước: “Nghiên cứu công nghệ và thiết kế chế tạo các thiết bị chuyên dụng chữa cháy rừng”, mã số KC07.13/06-10. Kết quả nghiên cứu của đề tài đã thiết kế, chế tạo và khảo
2 nghiệm xe chữa cháy rừng đa năng, trên xe sử dụng nhiều công nghệ và kỹ thuật chữa cháy rừng, trong đó có công nghệ làm băng cách ly khoanh vùng cô lập đám cháy rất có hiệu quả. Công nghệ làm băng cách ly khoanh vùng cô lập đám cháy được sử dụng trên xe chữa cháy rừng đa năng là nguyên lý mới lần đầu tiên được sử dụng ở Việt Nam. Trong kết quả nghiên cứu của đề tài cấp nhà nước chỉ tập chung giải quyết khâu thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm mà chưa tập trung nghiên cứu sâu về nguyên lý, tính toán tối ưu các thông số của hệ thống. Để có cơ sở lý thuyết cho việc hoàn thiện hệ thống làm băng cách ly đám cháy trên xe chữa cháy rừng đa năng cần phải nghiên cứu sâu về nguyên lý, các thông số động lực học...để từ đó xác định các thông số tối ưu của hệ thống. Với lý do đã trình bày ở trên, tôi đi đến chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống làm băng cách ly đám cháy trên xe chữa cháy rừng đa năng” 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Xây dựng cơ sở lý thuyết tính toán hệ thống làm băng cách ly đám cháy, đồng thời xác định thông số tối ưu của hệ thống đó trên xe chữa cháy rừng đa năng. 3. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu hệ thống làm băng cách ly đám cháy trên xe chữa cháy rừng đa năng, đây là vấn đề rộng và cần có thời gian dài. Trong phạm vi đề tài này tôi chỉ tập trung nghiên cứu: - Nghiên cứu phần nguyên lý hoạt động của hệ thống làm băng cách ly đám cháy ; không nghiên cứu phần dao động, dung động của hệ thống. - Thiết bị nghiên cứu của đề tài là hệ thống làm băng cách ly đám cháy của xe chữa cháy rừng đa năng mà đề tài cấp nhà nước KC07.13/06-10 đã
3 thiết kế chế tạo, không nghiên cứu tất cả các phương án làm băng cách ly đám cháy khác nhau. 4. Nội dung nghiên cứu của đề tài Với phạm vi nghiên cứu đã trình bày ở phần trên, để đạt được mục tiêu của đề tài đặt ra, luận văn giải quyết các vấn đề sau: 4.1. Nghiên cứu lý thuyết Nội dung nghiên cứu lý thuyết cần giải quyết các vấn đề sau: - Xây dựng mô hình tính toán hệ thống làm băng cách ly đám cháy để chữa cháy rừng; - Thiết lập công thức tính toán lực cắt của hệ thống làm băng cách ly đám cháy; - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt cỏ rác của hệ thống làm băng cách ly đám cháy ; - Thiết lập công thức tính công suất cần thiết của hệ thống làm cơ sở để lựa chọn nguồn động lực. 4.2. Nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm để kiểm nghiệm các kết quả tính toán theo lý thuyết, đồng thời xác định các thông số tối ưu của hệ thống làm băng cách ly đám cháy. Do vậy, nội dung nghiên cứu thực nghiệm bao gồm các vấn đề sau: - Xác định năng suất của hệ thống băng cách ly đám cháy; - Xác định đường kính trống dao; - Xác định chiều dài dao cắt; - Xác định khối lượng dao cắt; - Xác định góc cắt của dao cắt.
4 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về tình hình cháy rừng ở Việt Nam và trên thế giới 1.1.1. Tình hình cháy rừng ở Việt Nam Việt Nam hiện có trên 12,8 triệu ha rừng (độ che phủ tương ứng là 38,8%), với 10,8 triệu ha rừng tự nhiên và 2 triệu ha rừng trồng. Trong những năm gần đây diện tích rừng tăng lên, nhưng chất lượng rừng còn suy giảm, rừng nguyên sinh chỉ còn khoảng 7%, trong khi rừng thứ sinh nghèo kiệt chiếm gần 70% tổng diện tích rừng trong cả nước, đây là loại rừng dễ xảy ra cháy, hiện nay Việt Nam có khoảng 6 triệu ha rừng dễ cháy bao gồm: rừng thông, rừng tràm, rừng tre nứa, rừng khộp, rừng non khoanh nuôi tái sinh tự nhiên và rừng đặc sản…, cùng với diện tích rừng dễ xảy ra cháy rừng hàng năm, thì tình hình diễn biến thời tiết ngày càng phức tạp và càng khó lường ở Việt Nam đang làm nguy cơ tiềm ẩn cháy rừng và cháy lớn ngày càng nghiêm trọng. Trong vài thập kỷ qua, trung bình mỗi năm Việt Nam mất đi hàng chục ngàn ha rừng, trong đó mất do cháy rừng khoảng 16.000 ha. Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ về cháy rừng và thiệt hại do cháy rừng gây ra trong vòng 40 năm qua (1963 - 2002) của Cục Kiểm lâm thì tổng số vụ cháy rừng là trên 47.000 vụ, diện tích thiệt hại trên 633.000 ha rừng (chủ yếu là rừng non), trong đó có 262.325 ha rừng trồng và 376.160 ha rừng tự nhiên. Thiệt hại ước tính mất hàng ngàn tỷ đồng, đó là chưa kể đến những ảnh hưởng xấu về môi trường sống, cùng những thiệt hại do làm tăng lũ lụt ở vùng hạ lưu mà chúng ta chưa xác định được và làm giảm tính đa dạng sinh học, phá vỡ cảnh quan, tác động xấu đến an ninh quốc phòng…. Ngoài ra còn gây thiệt hại đến tính mạng và tài sản của con người. Một số số liệu điển hình về cháy rừng và thiệt hại do cháy rừng gây ra ở Việt Nam trong những năm qua như sau:
5 Năm 1976, tại tỉnh Cà Mau đã cháy 21.000 ha rừng Tràm, làm 02 người chết; tại Quảng Ninh từ năm 1962 - 1983, diện tích rừng Thông bị cháy là 15.800 ha với trên 10.000 bát nhựa bị cháy, vỡ gây thất thu hàng ngàn tấn nhựa thông và một số kho tàng bị cháy; ở tỉnh Lâm Đồng từ năm 1981 - 1994 cháy 43.238 ha rừng Thông và một số rừng trồng khác; ở tỉnh Cà Mau và Kiên Giang diện tích rừng Tràm bị cháy trong 4 năm (1976 - 1980) là 43.600 ha gây thiệt hại 2 triệu m3 gỗ, củi và nhiều loại côn trùng, động vật cư trú tại đó, đồng thời cháy cả lớp than bùn từ 0,8 đến 1,2 m gây thiệt hại hàng trăm tỷ đồng, đặc biệt năm 1998 Kiên Giang bị cháy 4.262 ha rừng, tổn thất trên 20 tỷ đồng; ở tỉnh Thừa Thiên Huế, mùa khô năm 1991, do dùng lửa thiếu ý thức đã làm cháy hơn 300 ha rừng Thông, trong thời gian rất ngắn đã thiêu huỷ cả khu rừng gây trồng hơn 10 năm tuổi; các tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đăk Lăk và Lâm Đồng là những tỉnh bị cháy rừng khá lớn, chỉ tính riêng từ năm 1992 - 2000, bốn tỉnh đó xảy ra 1.825 vụ cháy rừng, gây thiệt hại trên 13.290 ha rừng kinh tế, [6]. Năm 1998, cả nước chịu ảnh hưởng của hiện tượng El Nilo đã xảy ra cháy trên 15.000 ha rừng, làm chết 13 người. Năm 2002, đã xảy ra 1.198 vụ cháy rừng, thiệt hại 15.548 ha rừng (4.125 ha rừng tự nhiên và 11.423 ha rừng trồng), trong đó thiệt hại do hai vụ cháy rừng U Minh là 5.415 ha, giá trị lâm sản thiệt hại ước tính khoảng 290 tỷ đồng (theo giá thị trường tại U Minh khoảng 500.000đ/m3), chưa kể hàng chục tỷ đồng chi phí chữa cháy và chi phí để phục hồi phục hồi rừng của nhà nước. Ngày 27/3/2006, tại Mù Cang Chải (Yên Bái), cháy 21,5 ha rừng trồng, thiệt hại 100%. Ngày 17/3/2006 tại ban quản lý rừng đặc dụng Thanh Thuỷ (Hà Giang) cháy 25,1 ha rừng tự nhiên, thiệt hại 100%, [7]. Cuối năm 2009 đầu năm 2010 với thời tiết nắng nóng bất thường, có thời kỳ cao điểm trong một ngày có hàng trăm vụ cháy rừng sẩy ra ở cả ba
6 Miền trong cả nước. Để tổng hợp tình hình cháy rừng ở Việt Nam chúng tôi thống kê như ở bảng 1.1. Bảng 1.1: Tổng hợp tình hình cháy rừng ở Việt Nam từ năm 2000 - 2009 Tổng số Cháy rừng Cháy rừng Tổng cháy rừng TT Năm Ghi chú vụ cháy TN (ha) trồng (ha) (ha) 1 2000 1.816 4.248 4.320 10.384 2 2001 2.887 5.568 5.821 14.276 3 2002 2.412 7.012 4.721 14.145 4 2003 2.334 7.805 7.356 17.495 5 2004 2.680 4.125 2.104 8.909 6 2005 1.379 6.670 8.316 16.365 7 2006 890 1.023 1.437 3.350 8 2007 589 845 849 2.283 9 2008 1.358 1.359 2.983 5.700 10 2009 2.380 3.428 12.457 18.265 T ổng 18.725 42.083 50.364 111.172 Từ bảng số liệu (1.1) ta có thể thấy trung bình mỗi năm ở Việt Nam xảy ra hàng nghàn vụ cháy rừng, gây thiệt hại không nhỏ cho rừng tự nhiên và trồng. 1.1.2. Tình hình cháy rừng trên thế giới - Ở Nga: Tháng 8/2010, hạn hán nặng nề đã khiến hơn 65.000 ha diện tích rừng và đồng cỏ của Nga thuộc trên dãy Ural; - Ở Mỹ: Tại Great Idaho (8/1911) cháy rừng đã thiêu huỷ 30.000 ha; - Ở Hy Lạp: Những đám cháy liên tục tại nước này từ năm 1998 tới tháng 7 năm 2000 đã gây nên sự quan tâm của thế giới; - Ở Pháp: Năm 1975 có tới 350 vụ cháy rừng với tổng thiệt hại 155.000 ha
7 - Ở Australia: Năm 1976 cháy rừng đã thiêu huỷ 1,7 triệu ha; - Ở Trung Quốc: Năm 1987 có khoảng 3 triệu ha rừng đã bị cháy. Hiện nay vấn đề về môi trường như: biến đổi khí hậu, nước biển dâng, cháy rừng …là vấn đề chung của toàn nhân loại chứ không riêng một quốc gia nào. Vì vậy bảo vệ môi trường, chống cháy rừng là nhiệm vụ của toàn nhân loại để bảo vệ cuộc sống của chính mình. Tóm lại: Do biến đổi khí hậu toàn cầu nên thời tiết ngày càng thay đổi bất thường, dẫn đến cháy rừng ngày càng diễn biến phức tạp, nguy cơ cháy rừng ngày càng cao, số vụ và diện tích do cháy rừng gây ra không được kiềm chế, do vậy công việc phòng và chữa cháy rừng cần phải được quan tâm đặc biệt của chính phủ, các địa phương, các ngành và các nhà khoa học để hạn chế thấp nhất thiệt hại do cháy rừng gây ra. 1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu các thiết bị chữa cháy rừng trên thế giới Cháy rừng là một thảm häa thiên nhiên mà bất cứ quốc gia nào trên thế giới đều phải quan tâm, chú trọng đầu tư nghiên cứu, ứng dụng các kỹ thuật phòng chữa cháy và chế tạo các thiết bị chuyên dụng để chữa cháy rừng nhằm hạn chế đến mức thấp nhất thiệt hại do cháy rừng gây ra. Đặc điểm của cháy rừng là xảy ra trên một diện tích rộng lớn, điều kiện địa hình phức tạp, xa nguồn nước, tốc độ lan tràn của ngọn lửa lớn, do vậy việc chữa cháy rừng có đặc điểm riêng khác với chữa cháy dân dụng và công nghiệp. Việc áp dụng các thiết bị chữa cháy công nghiệp và dân dụng vào chữa cháy rừng là không có hiệu quả và không phù hợp [36], [37]. Có nhiều công trình nghiên cứu công nghệ chữa cháy rừng trên thế giới, theo các công trình [36], [43], căn cứ vào đặc điểm của vật liệu cháy trong rừng người ta chia cháy rừng thành 3 loại: Cháy trên mặt đất (cháy thảm cỏ cây bụi, lá khô), cháy trên tán cây (cháy dây leo, cành lá trên cây), cháy ngầm (cháy lớp tham bùn). Với mỗi một loại cháy rừng, mỗi một loại địa hình
8 thì có các công nghệ và thiết bị chữa cháy cho phù hợp. Theo tài liệu [6],[27],[28], [240], hiện nay các nước trên thế giới đang sử dụng công nghệ chữa cháy rừng trực tiếp và gián tiếp như sau:  Công nghệ chữa cháy rừng trực tiếp: - Ngăn không cho ôxy tiếp xúc với vật cháy, kỹ thuật sử dụng phương pháp này là dùng hoá chất (bọt khí CO2), dùng đất cát phủ lên vật cháy, phương pháp này thích hợp ở giai đoạn đầu của quá trình cháy. - Hạ nhiệt độ của đám cháy xuống dưới điểm cháy, kỹ thuật sử dụng là dùng nước, không khí thu nhiệt của đám cháy để hạ nhiệt độ của đám cháy xuống dưới điểm cháy thì đám cháy bị dập tắt.  Công nghệ chữa cháy rừng gián tiếp Cách ly vật liệu cháy: mục đích của phương pháp này là cách ly triệt để giữa vật liệu đã cháy với vật liệu chưa cháy để cho đám cháy không cháy lan ra xung quanh. Kỹ thuật thực hiện phương pháp này là làm các băng trắng hoặc phun nước, hoá chất làm cho vật liệu cháy khó cháy hoặc không cháy được. Căn cứ vào địa hình, loại rừng, loại thực bì, tác nhân chữa cháy, phương pháp dập lửa, điều kiện kinh tế của các nước khác nhau mà áp dụng các công nghệ và thiết bị chữa cháy khác nhau [32, [33], [44]. Hầu hết các nước trên thế giới việc chữa cháy rừng do lực lượng cứu hoả chuyên nghiệp đảm nhận, có trang thiết bị chuyên dụng, được đào tạo về công nghệ, kỹ thuật và chiến thuật chữa cháy rừng. Một số nước có nền kinh tế phát triển như Mỹ, Canađa, Nhật, Trung Quốc…Có nhiều công trình nghiên cứu về thiết bị chữa cháy rừng và chúng đã được ứng dụng có hiệu quả trong công tác chữa cháy rừng [35], [37]. Thiết bị chữa cháy rừng ở Mỹ chủ yếu là máy bay và xe ôtô chữa cháy. Khi phát hiện có đám cháy thì chỉ sau 30 phút, các thiết bị chữa cháy rừng có
9 thể tiếp cận và tiến hành dập lửa [37], [38]. Các thiết bị chữa cháy ở Mỹ chủ yếu sử dụng chất chữa cháy là nước hoặc hóa chất. Hình 1.1: Máy bay chữa cháy rừng Theo tài liệu [42], [43], [44]; một số nước như Trung Quốc, Mỹ đã nghiên cứu xe chữa cháy rừng chuyên dụng với chất chữa cháy rừng là nước. Xe cơ sở để thiết kế xe chữa cháy chuyên dụng là xe bánh xích… Hình 1.2: Xe chuyên dụng chữa cháy rừng ở Trung Quốc Một số nước phát triển chủ yếu sử dụng xe cứu hỏa để chữa cháy. Loại thiết bị này có nhiều hạn chế: khó di chuyển ở điều kiện địa hình dốc, mặt khác chất chữa cháy là nước nên rất khó thực hiện…
10 Ở Thái Lan đã nghiên cứu và đưa vào sử dụng xe chữa cháy rừng với nguồn động lực là máy kéo, chất chữa cháy là nước. Loại thiết bị này có thể di chuyển trong khu vực rừng với điều kiện địa hình cho phép, song chất chữa cháy rừng là nước nên bị hạn chế rất nhiều. Hình 1.3: Máy kéo chuyên dụng chữa cháy rừng của Thái Lan Theo tài liệu [44], Nga đã sử dụng máy ủi để làm băng trắng cách ly, khoanh vùng cô lập đám cháy. Kết quả nghiên cứu đã tạo ra được thiết bị có khả năng khoanh vùng, cô lập đám cháy. Hình 1.4: Máy đào rãnh tạo băng cách ly cản lửa của Nga Các nước đang phát triển như Inđônêxia, Philippin, Malaysia, chủ yếu tập trung nghiên cứu các thiết bị chữa cháy rừng cầm tay. Theo tài liệu [32], ở Inđônêxia đã có một số công trình nghiên cứu là vỉ dập lửa thủ công, bình bơm nước đeo vai, kết quả nghiên cứu đã tạo ra được vỉ dập lửa thủ công với
11 bộ phận dập lửa bằng thép lá. Một số cơ sở chữa cháy rừng ở Thái Lan đã sử dụng máy cày với dàn cày chảo để làm băng cách ly đám cháy, thiết bị này sử dụng có hiệu quả ở những nơi có địa hình bằng phẳng, rừng trồng và rừng thâm canh, nhược điểm của thiết bị này là không hoạt động được ở rừng tự nhiên, thực bì có nhiều gốc cây, cành cây, đá mồi côi.. Hình 1.5. Máy cày sử dụng làm băng cách ly cản lửa của Thái Lan Tóm lại: Đã có nhiều công trình nghiên cứu về thiết bị chữa cháy rừng trên thế giới và đạt được nhiều thành tựu. Kết quả đã nghiên cứu đã tạo ra các thiết bị chữa cháy rừng. Song các công trình nghiên cứu trong lĩnh vực này chủ yếu tập trung nghiên cứu sử dụng chất chữa cháy là nước và hóa chất. Các công trình nghiên cứu về làm băng cách ly đám cháy còn hạn chế. 1.3. Tổng quan về tình hình nghiên cứu các thiết bị chữa cháy rừng ở Việt Nam Khí hậu Việt Nam là khí hậu Nhiệt đới gió mùa. Lãnh thổ Việt Nam nằm trọn trong vùng nhiệt đới, đồng thời nằm ở rìa phía đông nam của phần châu Á lục địa, giáp với biển Đông, nên chịu ảnh hưởng trực tiếp của kiểu khí hậu gió mùa mậu dịch, thường thổi ở các vùng vĩ độ thấp. Khí hậu phân thành hai mùa rõ rệt, mùa khô kéo dài 3 - 4 tháng. Hiện nay chúng ta có khoảng 1 triệu người sống du canh du cư đốt nương làm rẫy, nên hàng năm đã xảy ra
12 hàng nghìn vụ cháy rừng gây thiệt hại khoảng 9.000 ha, đặc biệt là vụ cháy rừng Tràm ở vườn quốc gia U Minh Thượng năm 2002 làm thiệt hại khoảng 5.500 ha rừng, gây ra thiệt hại rất lớn về kinh tế, môi trường; chỉ tính riêng chi phí cho công tác chữa cháy đã lên đến 8 tỷ đồng. Cháy rừng làm thiệt hại rất lớn về kinh tế, tác động rất xấu đến môi trường, tạo ra tâm lí không an tâm cho các nhà đầu tư sản xuất kinh doanh lâm nghiệp trong và ngoài nước. Nhận thức rõ tác hại của cháy rừng gây ra, Chính phủ, các bộ, ban ngành, các tỉnh thành phố và các địa phương đã có nhiều văn bản pháp qui về phòng chống và chữa cháy rừng như: Thông báo số 129-TB/TW ngày 22/4/1998 của Thường vụ Bộ Chính trị, Nghị định 22/CP; Chỉ thị 19/TTg; 177/TTg của Thủ Tướng Chính Phủ [1]. Quyết định 02/QĐ-TTg Ngày 2 tháng 1 năm 2007 của Thủ Tướng chính phủ về phê duyệt Đề án " Nâng cao năng lực phòng cháy chữa cháy rừng cho lực lượng kiểm lâm" giai đoạn 2007 - 2010, tổng vốn đầu tư cho đề án là 502 tỷ đồng, trong đó 50% kinh phí đầu tư cho thiết bị chữa cháy rừng. Một nội dung quan trọng của đề án là nghiên cứu phương tiện và thiết bị phòng cháy, chữa cháy rừng tiên tiến phù hợp với điều kiện tự nhiên của từng vùng. Trong những năm qua đã có một số công trình nghiên cứu về phòng cháy và chữa cháy rừng. Hầu hết các công trình chủ yếu tập trung vào nghiên cứu các giải pháp phòng chống cháy, dự báo cháy rừng, còn nghiên cứu về công nghệ chữa cháy rừng, các thiết bị chữa cháy chuyên dụng còn hạn chế. Chính phủ đã thành lập Ban phòng chống và chữa cháy rừng từ Trung ương đến địa phương, hàng năm có tập huấn, diễn tập, nhưng số vụ cháy và diện tích rừng bị cháy không giảm được nhiều. Nguyên nhân có nhiều nhưng một nguyên nhân quan trọng đó là thiếu các thiết bị chuyên dụng chữa cháy rừng. Đối với những vụ cháy rừng khi mới phát hiện nếu có thiết bị chuyên dụng chữa cháy thì hoàn toàn có thể dập tắt được dẫn đến giảm được diện tích rừng bị cháy. Năm 1985, Cục kiểm lâm đã chủ trì đề tài cấp Nhà nước số 04.01.01.07 [7],
13 về các biện pháp phòng cháy chữa cháy rừng Thông và rừng Tràm. Kết quả của đề tài đã đưa ra một số giải pháp phòng chống cháy rừng Thông và rừng Tràm. Tác giả Phan Thanh Ngọ trong công trình “Nghiên cứu một số biện pháp phòng cháy, chữa cháy rừng Thông ba lá, rừng Tràm ở Việt Nam” [16], đã nghiên cứu tạo ra được bình bơm nước đeo vai để chữa cháy rừng, thiết bị này đã được Cục sở hữu công nghiệp cấp giấy chứng nhận kiểu dáng công nghiệp, hiện nay đang được một số đơn vị sử dụng. Một số cơ sở sản xuất kinh doanh rừng, một số trung tâm bảo vệ rừng, một số vườn quốc gia đã tự nghiên cứu, tự thiết kế chế tạo và nhập về một số máy và thiết bị chữa cháy rừng, nhưng các thiết bị này sử dụng không có hiệu quả, năng suất và khả năng dập lửa thấp, không phù hợp với địa hình và thực bì rừng bị cháy. Năm 2002 sau vụ cháy rừng U Minh một nhóm tác giả ở thành phố Hồ Chí Minh đã đề xuất giải pháp phòng chống và chữa cháy rừng tràm U Minh bằng "Hệ thống phun mưa quay", giá thành của hệ thống này theo đề xuất khoảng 250 - 400 tỷ đồng cho 10.000 ha, song nhóm tác giả chưa chứng minh được tính ưu việt về kinh tế - xã hội và sinh thái nên giải pháp này không được chấp nhận. Ở thành phố Hồ Chí Minh ông Nguyễn Văn Thanh đã tìm ra bột chữa cháy rừng, giá thành khoảng 5.000 đồng/kg, song chưa tiến hành khảo nghiệm để chữa cháy rừng ngoài thực tế nên chưa đánh giá được hiệu quả của nó. Công ty cơ khí ôtô xe máy Thanh Xuân cải tiến từ xe UAZ, xe tải IZUZU , thiết bị này bao gồm hệ thống téc nước, bơm nước đặt trên thùng xe. Khi có đám cháy xảy ra xe sẽ dùng hệ thống bơm nước từ téc nước để chữa cháy. Nhược điểm của thiết bị này là không tiếp cận được với những đám cháy ở vùng sâu vùng xa, nơi không có đường giao thông.
14 Hình 1.6: Xe chữa cháy được cải tiến từ xe Uoát Khu Công nghiệp Biên Hòa, Đồng Nai công ty cơ khí Vinapro đã thiết kế, chế tạo thiết bị chữa cháy gồm hệ thống bơm, téc nước, ống dẫn nước, nguồn động lực là xe công nông, thiết bị này chế tạo ra không sử dụng được vì khả năng di chuyển và ổn định của xe thấp nên không hoạt động được ở điều kiện địa hình rừng không có đường. PGS.TS Vương Văn Quỳnh, Trường Đại học Lâm Nghiệp từ năm 2003 đến năm 2005 đã chủ trì đề tài nghiên cứu cấp nhà nước: “Nghiên cứu, xây dựng các giải pháp phòng chống và khắc phục hậu quả cháy rừng cho vùng U Minh và Tây Nguyên” [18]. Kết quả của đề tài đã xây dựng được các giải pháp phòng chống và khắc phục hậu quả do cháy rừng, công trình cũng chưa nghiên cứu sâu về các thiết bị chữa cháy rừng. Trong công trình nghiên cứu [25], tác giả Lê Đình Thơm, đã nghiên cứu hiệu quả dập lửa của một số loại dụng cụ thủ công chữa cháy cho rừng trồng ở tỉnh Quảng Trị, kết quả nghiên cứu đã xác định được năng suất và hiệu quả dập lửa bằng cành cây, vỉ dập lửa, bàn dập lửa. Một số hạt kiểm lâm đã sử dụng máy phát thực bì để làm băng cách ly đám cháy, song năng suất làm băng cách ly đám cháy rất thấp và không làm sạch được băng cách ly, nên thiết bị này cũng không được sử dụng trong thực tế chữa cháy rừng hiện nay.
15 Luận văn thạc sỹ của tác giả Giang Quốc Nam [17], đã nghiên cứu máy chữa cháy rừng bằng sức gió, kết quả của đề tài đã xây dựng được cơ sở lý thuyết cho quá trình tính toán thiết kế máy chữa cháy rừng bằng sức gió. Luận văn thạc sỹ của tác giả Vũ Văn Tuân [26], đã xây dựng được cơ sở lý thuyết cho quá trình tính toán thiết kế hệ thống cắt đất, hút đất trên xe chữa cháy rừng đa năng, đề tài chưa đề cập đến hệ thống làm băng cách ly đám cháy. Luận văn thạc sỹ của tác giả Hoàng Hà [12], đã xây dựng được cơ sở lý thuyết cho việc tính toán khả năng di động của xe chữa cháy rừng đa năng, công trình chưa đề cập đến hệ thống làm băng cách ly đám cháy. Luận văn thác sỹ của Đặng Thị Tố Loan [14], đã thiết lập được phương trình vi phân dao động của một số hệ thống trên xe chữa cháy rừng đa năng, đề tài chưa nghiên cứu hệ thống làm băng cách ly đám cháy. TS. Dương Văn Tài, Trường Đại học Lâm nghiệp trong công trình nghiên cứu: “Nghiên cứu khảo nghiệm và cải tiến các thiết bị chữa cháy rừng sử dụng đất cát, không khí và nước ở dạng sương” [19], kết quả của đề tài đã thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy phun đất cát và không khí để chữa cháy rừng. Thiết bị này nhỏ gọn cầm tay có lưu lượng và khối lượng phun đất nhỏ, di chuyển được trên địa hình dốc. Song đề tài chỉ tập trung nghiên cứu phần thiết kế, chưa có nghiên cứu nguyên lý của hệ thống hút phun đất. Đề tài trọng điểm cấp nhà nước của tác giả Dương Văn Tài [20]: “Nghiên cứu công nghệ và thiết kế chế tạo các thiết bị chuyên dụng chữa cháy rừng”, kết quả của đề tài đã thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm xe chữa cháy rừng đa năng. Trên xe chữa cháy rừng đa năng có sử dụng hệ thống làm băng cách ly đám cháy để chữa cháy rừng. Kết quả khảo nghiệm hệ thống làm băng cách ly đám cháy cho thấy năng suất và chất lượng làm băng cách ly đám cháy rất tốt. Song kết quả của đề tài chưa nghiên cứu sâu về nguyên lý tính toán của hệ thống, chưa nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến hệ
16 thống, đồng thời cũng chưa nghiên cứu các thông số tối ưu của hệ thống làm băng cách ly đám cháy. Tóm lại: Cháy rừng vẫn đang được xem như một thảm họa và là nguyên nhân chính làm giảm diện tích rừng ở Việt Nam. Chính phủ, các cấp, các ngành và toàn xã hội luôn quan tâm. Có một số công trình nghiên cứu về cháy rừng nhưng chủ yếu tập trung vào các giải pháp phòng cháy. Còn các công trình nghiên cứu về thiết bị chuyên dụng chữa cháy rừng còn hạn chế; chủ yếu giải quyết khâu thiết kế, chế tạo,...chưa nghiên cứu về động học, động lực học và các thông số tối ưu của hệ thống. Đề tài trọng điểm cấp nhà nước KC07.13/06-10, đã thiết kế chế tạo hệ thống làm băng cách ly đám cháy được sử dụng trên xe chữa cháy rừng đa năng. Kết quả của đề tài chưa nghiên cứu sâu về nguyên lý, động học của hệ thống cũng như nghiên cứu các thông số tối ưu của nó. 1.4. Kết luận chương 1 Từ những nhận định được trình bày ở trên có thể đi đến một số kết luận sau: - Việt Nam có một nguồn tài nguyên rừng phong phú, diện tích lớn. Khí hậu chia thành hai mùa rõ rệt, mùa khô kéo dài 4-5 tháng. Từ đó nguy cơ cháy rừng là rất cao, hàng năm vẫn sẩy ra hàng trăm vụ cháy rừng gây thiệt hại hàng nghàn ha rừng . - Hiện nay việc chữa cháy rừng chủ yếu là bằng thủ công nên năng suất và hiệu quả dập lửa thấp. Đối với những nơi có địa hình phức tạp, xa nguồn nước thì việc sử dụng các thiết bị chữa cháy dùng chất chữa cháy là nước thì không phù hợp: do cháy rừng ở xa và vào mùa khô nên nguồn nước rất hạn chế... - Việc nghiên cứu thiết kế chế tạo và đưa vào sử dụng hệ thống làm băng cách ly đám cháy để chữa cháy rừng là rất hiệu quả và phù hợp với điều kiện chữa cháy rừng nơi không có nguồn nước. - Các công trình nghiên cứu về hệ thống làm băng cách ly đám cháy để
17 khoanh vùng cô lập đám cháy còn hạn chế, mới chủ yếu tập trung vào khâu thiết kế, chế tạo, chưa có nghiên cứu đầy đủ và toàn diện về hệ thống này. - Để có cơ sở lý thuyết cho quá trình hoàn thiện hệ thống làm băng cách ly đám cháy của xe chữa cháy rừng đa năng cũng như làm tài liệu tham khảo cho việc hoàn thiện xe chữa cháy rừng đa năng thì việc thực hiện đề tài:“Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống làm băng cách ly đám cháy trên xe chữa cháy rừng đa năng”, mà luận văn lựa chọn là cần thiết.
18 Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu Quá trình cắt cỏ rác, cắt đất để làm băng cách ly đám cháy được thực hiện bằng nhiều sơ đồ khác nhau, nhiều dạng khác nhau, như được trình bày ở phần phạm vi nghiên cứu. Trong luận văn này chỉ nghiên cứu hệ thống làm băng cách ly đám cháy đã được thiết kế chế tạo trên xe chữa cháy rừng đa năng. Do vậy đối tượng nghiên cứu của đề tài có cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các thông số kĩ thuật như sau: 2.1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe chữa cháy rừng đa năng 2.1.1.1. Cấu tạo của xe chữa cháy rừng đa năng Hình 2.1. Mô hình xe chữa cháy rừng đa năng