Cửa sổ thuỷ triều: vì sao tàu lớn phải chờ nước lên mới vào cảng

Cửa sổ thuỷ triều là khoảng thời gian trong ngày khi mực nước đủ cao để một con tàu có mớn nước lớn đi qua luồng mà vẫn còn khoảng cách an toàn giữa đáy tàu và đáy luồng. Ngoài khoảng đó, tàu phải chờ ở khu neo. Vì vậy giờ tàu lớn vào cảng nhiều khi không do lịch cầu cảng quyết định, mà do Mặt Trăng: người điều phối phải tính ngược từ con nước để biết hoa tiêu lên tàu lúc nào, tàu lai đón ở đâu, cầu cảng phải trống từ mấy giờ.

Khoảng nước dưới ky tàu

Mỗi con tàu có mớn nước, là độ sâu từ mặt nước tới điểm thấp nhất của thân tàu. Mỗi đoạn luồng có độ sâu, được đo và ghi trên hải đồ so với một mốc gọi là số 0 hải đồ, thường gần với mực nước thấp nhất có thể xảy ra. Mực nước thực tế ở một thời điểm bằng độ sâu hải đồ cộng chiều cao thuỷ triều lúc đó.

Khoảng còn lại giữa đáy tàu và đáy luồng gọi là khoảng nước dưới ky (under keel clearance, UKC). Cảng nào cũng có quy định UKC tối thiểu, thường tính bằng phần trăm mớn nước hoặc bằng mét cố định, tuỳ loại đáy luồng (bùn mềm hay đá cứng) và mức sóng. Không có khoảng đệm này, tàu có thể chạm đáy, mắc cạn, hoặc khó điều khiển vì nước bị ép giữa thân tàu và đáy.

Những thứ "ăn" mất khoảng nước dưới ky

• Hiệu ứng lún khi chạy (squat): tàu chạy trong nước nông sẽ bị hút xuống và chúi mũi hoặc chúi lái, càng chạy nhanh lún càng nhiều. Đây là lý do tàu lớn phải giảm tốc trong luồng cạn.
• Sóng và sóng lừng: làm tàu nhấp nhô lên xuống, có lúc đáy tàu hạ thấp hơn mức tĩnh.
• Tàu nghiêng khi quay trở: một mạn ăn sâu hơn.
• Nước ngọt: tàu từ biển vào cửa sông sẽ nổi thấp hơn một chút vì nước ngọt nhẹ hơn nước mặn.
• Sai số đo sâu và bồi lắng: luồng bồi dần giữa hai lần nạo vét, nên độ sâu thật có thể kém độ sâu ghi trên hải đồ.

Người tính cửa sổ phải cộng tất cả những thứ trên rồi so với chiều cao thuỷ triều dự báo từng giờ. Kết quả là một khung giờ: ví dụ tàu này chỉ được bắt đầu vào luồng từ hai tiếng trước nước lớn đến một tiếng sau nước lớn.

Ai tính cửa sổ, ai dùng nó

Thuyền trưởng và sĩ quan boong tự tính khoảng nước dưới ky cho tàu mình theo bảng thuỷ triều và hải đồ. Cảng vụ hoặc cơ quan quản lý luồng công bố độ sâu luồng hiện hành và quy định mớn nước tối đa được phép. Hoa tiêu địa phương hiểu những khúc luồng hay bồi, dòng chảy lúc triều lên xuống và kinh nghiệm thực tế. Bộ phận điều độ cảng ghép tất cả lại thành kế hoạch đón tàu.

Điều phối theo thuỷ triều có hiệu ứng dây chuyền rõ nhất: nếu một con nước tốt rơi vào 3 giờ sáng, thì hoa tiêu phải lên tàu lúc nửa đêm ngoài phao số 0, tàu lai phải sẵn sàng ở cửa luồng, đội buộc dây phải có mặt ở cầu cảng, và tàu đang nằm cầu phải xong hàng, rời đi trước đó. Lỡ con nước thì tàu chờ thêm khoảng nửa ngày hoặc một ngày, tuỳ chế độ triều nơi đó.

Bán nhật triều, nhật triều và hệ quả cho điều phối

Ở nhiều nơi trên thế giới, mỗi ngày có hai lần nước lớn và hai lần nước ròng, gọi là chế độ bán nhật triều. Ở một số nơi khác, mỗi ngày chỉ có một lần nước lớn, gọi là nhật triều. Vịnh Bắc Bộ, trong đó có vùng biển Hải Phòng, nổi tiếng với chế độ nhật triều khá thuần; vùng biển phía Nam, như cửa sông Sài Gòn – Vũng Tàu, có chế độ triều hỗn hợp, thiên về bán nhật triều.

Với người điều phối, khác biệt này rất thực tế:

Chu kỳ dài hơn cũng quan trọng. Khi Mặt Trăng và Mặt Trời thẳng hàng với Trái Đất, biên độ triều lớn (con nước cường); khi chúng vuông góc, biên độ nhỏ (con nước kém). Ở những cảng phụ thuộc thuỷ triều, có những ngày con nước kém mà tàu sâu nhất hoàn toàn không vào được, và lịch tàu phải tránh những ngày đó từ trước nhiều tuần.

Không chỉ độ sâu: dòng chảy và tĩnh không cầu

Thuỷ triều không chỉ làm nước lên xuống mà còn tạo dòng chảy trong luồng. Ở cửa sông, lúc triều rút dòng chảy ra biển có thể rất mạnh, cộng với dòng nước sông. Một con tàu lớn đi ngược dòng mạnh sẽ khó quay trở, đi xuôi dòng thì khó dừng. Nhiều cảng sông chọn cho tàu lớn cập cầu vào lúc "nước đứng", khoảng ngắn quanh lúc triều đổi chiều khi dòng chảy yếu nhất, để việc quay trở và áp cầu an toàn.

Ngược lại, có những tuyến mà nước càng lên càng nguy: tàu phải chui qua gầm cầu. Khoảng cách từ mặt nước tới gầm cầu gọi là tĩnh không, và nó giảm khi nước lớn. Một tàu cao vừa đủ có thể chỉ được qua cầu lúc nước ròng, trong khi lại cần nước lớn để qua đoạn cạn phía sau. Người điều phối phải tìm khe hở giữa hai điều kiện trái ngược.

Những cảng sống theo con nước

Hamburg nằm sâu trong sông Elbe, cách biển khoảng hơn trăm km; những tàu container lớn nhất muốn vào cảng phải tính theo con nước, và việc nạo vét sông Elbe nhiều năm là chủ đề tranh luận lớn ở Đức. Vùng cửa sông Severn ở Anh có biên độ triều thuộc hàng lớn nhất thế giới, các cảng ở đây từ xưa đã phải dùng âu tàu để giữ nước. Vịnh Fundy ở Canada nổi tiếng với biên độ triều lớn nhất, có bến cá nơi thuyền nằm trên bùn khi nước ròng rồi nổi lên khi nước lớn.

Ở Việt Nam, nhiều luồng hàng hải nằm ở cửa sông có bồi lắng, như luồng Hải Phòng, luồng Sài Gòn – Vũng Tàu, luồng sông Hậu. Mớn nước tối đa được phép và lịch tàu lớn ra vào ở đây gắn chặt với con nước, và các thông báo hàng hải về độ sâu luồng sau mỗi đợt khảo sát là thứ người điều độ đọc kỹ nhất.

Góc nhìn hôm nay: học nhìn con nước

Người làm nghề biển lâu năm có câu quen là "đi theo con nước", và trong điều phối cảng câu đó đúng theo nghĩa đen. Điều có thể mang về là cách nghĩ: khi một nguồn lực bên ngoài mình không điều khiển được (thuỷ triều, thời tiết, giờ cao điểm), hãy lập kế hoạch ngược từ nó thay vì cố chống lại nó.

Nếu bạn sống gần biển, bảng thuỷ triều do cơ quan khí tượng thuỷ văn phát hành hằng năm là tài liệu dễ đọc và có ích. Thử so giờ nước lớn trong bảng với lúc tàu bè ở cảng cá, cảng sông gần nhà ra vào, bạn sẽ thấy nhịp ấy hiện ra rất rõ. Người đi câu, đi bắt ngao, đi ngắm bãi đá cũng nên xem bảng này để không bị nước lên cắt đường về.