近年來，海洋成為人類排放工業或民間廢水的場所，遂有海洋放流管的規劃與設置。然而對於海底管線埋設後之情形需持續監測，以確切掌握海底管線的狀況。本研究的主旨在於應用整合型側掃聲納系統與地層剖面儀，對高雄地區的兩條海底管線：中洲放流管和左營放流管進行探測，而最終目的在於探討水下沉埋管線之搜尋與定位技術。

探測結果發現，中洲放流管海域部份的長度約為2.8km，以西偏南38度的方向向海域延伸，末端水深約為21m。距管線尾端2.24km的範圍內，管線掩埋深度介於2.2m與3.2m之間，在管線離岸尾端有兩處拋石帶，第一處長130m，最大寬度約10m；第二處長220m，最大寬度約20m。此外，從側掃聲納影像推測共計有71座混凝土塊圍繞在管線四周。左營放流管海域部份的長度約為4.76km，以西偏南20度的方向向海域延伸，末端水深約為17m。距管線尾端3.7km的範圍內，管線掩埋深度介於1.0m與2.5m之間，管線離岸尾端有一處長330m，最大寬度約10m的拋石帶，共計有43座混凝土塊散佈在左營放流管四周。

本研究結果結合另外三條海底管線（急水溪放流管，高雄港中油海底輸油管與琉球嶼輸水管）之調查結果顯示：對於管徑超過1m以上之掩埋型海底管線，利用結合側掃聲納與地層剖面儀之整合型探測系統，可獲得管線的精確位置、掩埋深度以及管線週遭混凝土塊分布情形等訊息。此系統對於管徑小於20cm以下之管線則無法偵測到；管徑介於20cm與1m之管線，因缺乏實例驗證，尚待進一步研究。因此，在進行海底管線的監測工程時，上述儀器適合做為管徑超過1m以上的掩埋型管線之監測工具。

In recent years, ocean has become a place to dispose of industrial and civil waste waters. Hence, there are more and more projects to establish offshore outflow pipes. These underwater pipes should be kept monitored in order to maintain their functions specifically. The purpose of this research was to explore the two outflow pipes in Kaohsiung offshore area, i.e., Chung-chou outflow pipe and Tso-ying outflow pipe, by using an integrated surveying system which includes a side-scan sonar and a sub-bottom profiler. The ultimate objective was to investigate the feasibility of this system in searching and positioning of buried underwater pipelines.

Based on this investigation, the offshore section of Chung-chou outflow pipe is about 2.8km in length and extends offshore to the direction of 38o from the west to the south. The water depth at the end of this pipe is about 21m. Among the 2.24km section initiated at the offshore end of the pipe, the buried depths are between 2.2m and 3.2m. There are two disposed gravel zones around the offshore end of the pipe. The first zone is about 130m in length and 10m wide. The second zone is 220m in length and 20m wide. Moreover, based on the side scan sonar images, there are 71 protective concrete blocks located around Chung-chou outflow pipe. The offshore section of Tsao-ying outflow pipe is about 4.76 km in length and extends to the direction of 20o from the west to the south. The water depth at the end of this pipe is about 17m. Among the 3.7km section initiated at the offshore end of the pipe, the buried depths are about 1.0 to 2.5m. A disposed gravel zone with dimensions of 330m in length and 10m wide is located at the end of this pipe. In addition, there are 43 protective blocks located around this outflow pipe.

This investigation, incorporated the results conducted on the other three underwater outflow pipes(i.e., Chishui creek outflow pipe, Chinese Petroleum Corporation underwater petroleum pipe off Kaohsiung Harbor and Liuchiuyu water transport pipe), concluded that as far as the buried underwater pipes that are thicker than 1m in diameter are concerned, the integrated system of side scan sonar and sub-bottom profiler provides an useful and trustful tool to get the locations and the buried depth of outflow pipes, as well as the distribution of the protective concrete blocks around these pipes. As to the pipes that are less than 20cm in diameter, the pipes can’t be detected by this equipment. For the pipes that are between 20cm and 1m in diameter, due to limited information collected up to this moment, extensive investigation need to be conducted until a clear understanding can be deduced.

謝誌 Ⅰ
中文摘要 Ⅱ
英文摘要 Ⅲ
目錄 Ⅳ
表目錄 Ⅷ
圖目錄 Ⅸ
第一章 緒論
1-1 研究背景與動機………………………………………………………..1
1-2 研究目的………………………………………………………………. 1
1-3 前人研究與文獻回顧…………………………………………………..2
1-4 本研究組織說明………………………………………………………. 5
第二章 儀器設備與研究方法
2-1 現場資料收集………………………………………………………....10
2-1-1 側掃聲納系統……….……………………………….………...10
2-1-2 地層剖面儀.……………………...………………....………….13
2-1-3 衛星定位系統……….………………………………………….15
2-1-4 水深量測系統…….………………….…………………………15
2-2 研究室的資料分析處理..…...…………………………………...........16
2-2-1 側掃聲納影像資料儲存與輸出…………………………….…..16
2-2-2 側掃聲納影像資料拼圖與定位……………………….…….….16
2-2-3 地層剖面儀影像資料儲存與處理…………………….…….….17
第三章 水下目標物之搜尋與辨識技術
3-1 前言…….…………...………………………………………………....23
3-2 地層剖面儀探測原理………………………………...........………….23
3-3 地層剖面儀成像原理…………………………………………....…....24
3-3-1 地層剖面儀成像類型與影像辨識特徵……………………….. 24
3-3-2 地層剖面儀成像圖形的檢驗………………...………...............27
3-3-3 地層剖面儀成像原理結論………………......………................28
第四章 水下目標物之定位與定位誤差
4-1 水下目標物之定位…………….…...……………………………........47
4-2 水下目標物之定位誤差…………….…...………………………........52
4-2-1 研究船絕對位置之誤差…...……………………………….......52
4-2-2 拖魚與研究船相對位置之偏移…………………………….......53
4-2-3 目標物與拖魚間相對位置之誤差……….……....………….......54
4-2-4 聲納影像處理之誤差…………..……….………………..….....55
4-3 定位誤差之綜合說明...........................................................................55
第五章 水下沉埋管線之標定
5-1 前言…….……………………………………………………………..59
5-2 中洲放流管的標定...............................................................................59
5-2-1 管線位置標定…………………………………………………59
5-2-2 管線拋石帶標定…………………………………………........60
5-3 左營放流管的標定...............................................................................60
5-3-1 管線位置標定…………………………………………………60
5-3-2 管線拋石帶標定…………………………………………........61
第六章 水下沉埋管線週遭海床混凝土塊之標定
6-1 前言…….…………………………………………………………......84
6-2 標定方法………………………………………………………….......84
6-3 中洲放流管四周海域之混凝土塊.......................................................84
6-4 左營放流管四周海域之混凝土塊.......................................................86
6-5 混凝土塊標定誤差討論…………..………………………………….87
第七章 水下沉埋管線的實例現況監測
7-1 前言…….…………………………………………………………....113
7-2 高雄市中洲放流管探測結果……………………………………….113
7-3 高雄市左營放流管探測結果……………………………………….114
7-4 高雄港外海中油海底管線探測結果……………………………….114
7-5 台南縣急水溪放流管探測結果…………………………………….116
7-6 屏東縣琉球嶼輸水管探測結果………………….…………………117
第八章 討論、結論與建議
8-1 討論……………………………………..............................................142
8-1-1 海況對地層剖面儀成像上的影響……………………………142
8-1-2 海底管線的辨識…………………………………………......142
8-1-3 水下沉埋管線可探測深度與管徑關係……….………………142
8-1-4 管線探測資料在工程上的應用…………………………........143
8-2 結論……………………………………..............................................143
8-2-1 管線監測成果………………………………………..………143
8-2-2 海底管線的探測方法………………………………...…........144
8-3 建議……………………………………..............................................145
8-3-1 聲學影像部分…………………………………..……………145
8-3-2 定位精度的增進方面…………………………..….……........145
參考文獻…………………………………………………………………………....148
附錄（一）Klein 532S-101地層剖面儀Matlab公式…………………………….151
附錄（二）中洲放流管管線目標物之側掃聲納與地層剖面儀影像…………….153
附錄（三）左營放流管管線目標物之側掃聲納與地層剖面儀影像…………….168
附錄（四）中洲放流管單一航次聲納影像拼圖………………………………….191
附錄（五）中洲放流管四個探測航次聲納影像拼圖…………………………….193
附錄（六）左營放流管單一航次聲納影像拼圖……………...……………….….195
附錄（七）左營放流管五個探測航次聲納影像拼圖……...………………….….197

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