【潮汐虹吸清潔系統構想：以自然力量推動的海岸垃圾回收機制】

海洋垃圾與沿岸污染問題持續惡化。多數現行清理方式依賴人力或機械設備，不但耗費能源與成本，亦難以在潮間帶長期穩定運作。為尋找更低能耗、更可持續的解決方向，我構想出一套以自然潮汐及虹吸原理為基礎的清潔系統——「潮汐虹吸清潔系統」。

一、構想概念

系統由岸邊一個坑槽及兩條連接海面的水管組成。
當潮漲時，海面水位高於坑內水位（平均潮差約 1.0–1.4 公尺，春潮時可達 3 公尺），利用太陽能供電的小型真空泵，先將管內空氣抽出，使整條管路充滿海水，啟動虹吸作用。此時，海水會自動流入坑槽，並攜帶表層漂浮垃圾進入系統。

坑內設有可更換的過濾裝置與沉砂區，用以攔截塑膠、泡沫、木枝及其他漂浮物，同時讓細小泥沙沉降。這些元件可定期拆卸清洗或替換，以確保系統長期穩定運作。

當潮退時，坑內水位反而高於海面。系統便會啟動另一條水管，經同樣的抽氣與虹吸原理，將經過濾的海水重新導回海中。整個過程僅需極少能量，多數時間依賴潮汐水位差自然驅動。

二、運作原理

虹吸作用利用氣壓與重力差推動液體流動。當密封的管路完全充滿水，出口端低於入口端時，重力令水柱下落，形成負壓區，大氣壓便「推動」液體從高處流向低處。理論上，大氣壓能支撐約 10 公尺高的水柱，實際設計為確保穩定性，通常控制於 6–8 公尺以內。本構想的水位差僅約 1 公尺，因此在物理原理上具可行性基礎。

三、潛在挑戰與工程問題

1. 喉管淤塞與生物附著
海洋環境中的海藻、垃圾與藤壺極易堵塞管道。可採用大面積低面速進水罩（面速 ≤0.15 m/s）、雙層濾網設計（粗格柵＋籃式過濾）及防附著塗層，並透過反沖清洗與模組化拆換方式維護。

2. 虹吸啟動穩定性
真空泵需長期在鹽霧、潮濕環境下運作，容易受腐蝕影響。解決方案包括使用 IP66–67 防護等級設備、加裝真空壓力感測器、分段止回閥及破真空閥，以確保氣密與啟停穩定。

3. 實際流量與垃圾捕捉效率
理論流量（約每小時 5–8 立方米）會受摩擦、彎管與附著影響而下降。建議加大管徑（DN75–90）、減少彎曲、設導流板集中漂浮物，並以流量與壓差監測作為維護依據。

4. 過濾與沉砂區維護
垃圾與泥沙需定期清理。可設置可抽換籃網、沉砂斗與快拆底閥，配合事件觸發式維護（如大潮、風暴後），平時由監測數據自動提示維修。

5. 生態影響
進水口可能吸入小型海洋生物。可加裝細密生物防護網（孔徑 5–10 mm），控制進水流速，並以監測影像檢視生態干擾程度。

6. 結構與耐久性
系統須抵抗颱風與波浪沖擊。可採高耐蝕材質（HDPE、316L 不銹鋼）、加裝防波石籠與護腳結構，並設計可收納或可復位的進水口模組，以減少風暴損害。

四、應用與試點思路

若以管徑 63–75 毫米、長度 15–20 公尺為例，單套系統理論可於潮汐循環中每次導入與排出約數立方米海水，適合作為沿岸教育展示、社區試點或被動式清潔輔助設施。系統可搭配太陽能板供電，達致低能耗、間歇性自動運作的效果。

試點可先於安全、低浪環境中運行三至六個月，收集流量、密封、維護與生態監測數據，再按結果優化設計。

五、結語

「潮汐虹吸清潔系統」嘗試將自然潮汐、水壓差與可再生能源結合，讓海洋以自身力量參與清潔。它並非一項現成技術，而是一個以物理原理與環境可持續性為出發點的構想。

此構想僅屬想像性研究，尚未經過實際測試或工程驗證。其可行性、效率與耐用性仍有待進一步實驗與評估。