NOAA ALOHA

NOAA ALOHA 是 CAMEO® 软件套件中的空气危害模型程序，由 NOAA 和环境保护署（EPA）联合开发。

根据你所提供的有关化学物质释放的信息，ALOHA 的源强度模型可以以释放率随时间变化的方式估算化学物质从储罐，水坑或天然气管道逸出并形成有害气体云的速度。

ALOHA 可以模拟有害气体云如何向顺风传播，包括中性浮力和重度气体扩散。此外，如果化学物质易燃，ALOHA 还可以模拟水池火灾，BLEVE，蒸汽云爆炸，喷射火焰和易燃气体（可能引发火警）的模型。

ALOHA会生成威胁区域估计，该区域显示释放开始后的某个特定危险（例如毒性或热辐射）预计超过用户指定的关注水平（LOC）的区域。

威胁区域估算值显示在 ALOHA 中的网格上，并且可以在MARPLOT®，Esri 的 ArcMap（使用MARPLOT生成shapefile）以及 Google Maps 和 Google Earth（使用 ALOHA 的 KML Export）中的地图上进行绘制

要下载 ALOHA，请访问 EPA CAMEO 网站。

第一次运行提示

在解释模型预测时需要小心尤其下面几点：

极低的风速。
非常稳定的大气情况。
风向转变和地形转向的影响。
集中斑块分布，尤其是靠近源头处的部分。（concentration patchiness, particularly near the source?）

这个模型不包含下列效果：

化学反应。
颗粒物。
化学混合物。
地形。
高风险碎片。（hazardous fragments?）

步骤

进入主程序后显示如下：

 SITE DATA:
   Location: Please select your location 
   Building: unsheltered single storied
   Time: September 21, 2020  1125 hours ST (using computer's clock)

 CHEMICAL DATA:  -  (SELECT CHEMICAL)

 ATMOSPHERIC DATA:  -  (SELECT ATMOSPHERIC)

位置信息：
地理位置：请选择你的位置
建筑物：单层无遮盖
时间：2020 年 9 月 21 日 11 点 25 分（基于用户的电脑）
化学数据：- （选择化学品）
大气数据： – （选择大气层情况）

我们需要首先设置位置：
点击菜单栏 SiteData > Location（快捷键 Ctrl+）打开 Location Information。
由于这是美国的软件，只内置了美国的地域，我们需要自行添加中国位置。

点击右侧 Add，
在 Enter full location name: Location is 中填写地名。这里以“上海”为例，填写 Shanghai。
因为上海不属于美国领土范围，我们选择 Is location in a U.S. state or terriorty? 为 Not in U.S.
上海靠近海边，我们估算海拔为 4 英尺，因此在 Enter approximate elevation 中填写 Elevation is 4 m.（注意选择公制单位米，默认为 ft 英尺。）
在地图里面找到附近的经纬度，这里就提供一个参考用~

貌似是华理奉贤校区？

在 Enter approximate location 填写对应需要预测模型的经度 Longitude 纬度 Latitude。（N 北纬，E 东经）

这里不需要填 China，后续会要求你填国家

随后点击 OK，进入 Foreign Location Input 页面，在这里填写国家名称 Country name: China，
在下方时区偏移量填写 GMT: -8 hours（东半球是一个负偏移量）因此填 -8，~~不愧是老美的软件哈~~。
我们国家没有夏令时，选择默认的 Standard Time 即可。

截图的时候没填 -8 呢，别无视了= =

这个时候会自动选中 Location Information 中你刚刚添加的 Shanghai, China，点击 Select，将这个地方添加为 Location。

如果一开始填写的是 Shanghai, China 这里就显示了两个 = =

随后进行 Infiltration Building Parameters （渗透建筑参数）的设置。这个参数对话框允许你提供有关空气交换速率的信息，也可以输入有关建筑物类型的信息，ALOHA 自动估算速率。

选择构件类型或输入交换参数中共有 4 个选项，分别是：

Enclosed office building – 封闭式办公楼
Single storied building – 单层楼
Double storied building – 双层楼
No. of air changes is ___ per hour
自行输入空气交换速率。空气交换速率必须介于每小时 0.01 次到 60 次之间。

如果你选择的是单层建筑物类型或双层建筑物类型，还需要提供有关建筑物周围的环境信息。单层建筑中的污染物浓度将比双层建筑物中的污染物浓度扩散得更快。没有遮蔽物环绕的建筑会比有遮蔽物的扩散得更快。因此，如果你选择了单层或双层，还需要选择下方的选项：

Select building surroundings – 选择建筑物周围环绕物：

Sheltered surroudings (trees, bushes, etc.)
Unsheltered surroudings

第一个为周围围绕着可能阻碍空气流动的大障碍物，例如其他建筑物、树、灌木丛。
第二个为周围没有任何大的障碍物包围，位于开放空间中，风可以直接吹向建筑物。

注释：如果建筑物的各个侧面的环境都不相同，则应选择适用于风将吹到的侧面的环境类型。如果不确定选择什么，则选择避开自然环境是相对保守的一个选择。通常，与有遮盖的建筑物相比，无遮盖的建筑物的渗透率较高，因此内部浓度较高。

完成后我们的 SITE DATA 便填充完成了，这里仅供参考：

 SITE DATA:
   Location: SHANGHAI, CHINA, CHINA
   Building: enclosed office
   Time: September 22, 2020  1828 hours ST (using computer's clock)

随后我们进行模型构建 SetUp，首先设置化学物质 Chemical… （快捷键 Ctrl+H） > Chemical Information
我们这里以纯化学物质 Pure Chemicals 为例子，当然，你也可以试一试溶液 Solutions。
选择有毒危险品光气 PHOSGENE。

自动填写如下：

 CHEMICAL DATA:
   Chemical Name: PHOSGENE
   CAS Number: 75-44-5                    Molecular Weight: 98.92 g/mol
   AEGL-1 (60 min): N/A   AEGL-2 (60 min): 0.3 ppm   AEGL-3 (60 min): 0.75 ppm
   IDLH: 2 ppm
   Ambient Boiling Point: 45.6?F
   Vapor Pressure at Ambient Temperature: greater than 1 atm
   Ambient Saturation Concentration: 1,000,000 ppm or 100.0%

随后进行大气环境设置，进入大气选项 Atmospheric Options，设置风速 Wind Speed is: ____ meters/s 为 4 米每秒。（其他单位分别是 knots 节，mph 英里每小时）。
今天的风向为东北，因此在风向 Wind is from: ____ 中填写 NE，或者填写具体的度数。

所有风向的英语缩写：北（N）、东北东（NNE）、东北（NE）、东东北（ENE）、东（E）、东东南（ESE）、东南（SE）南东南（SSE）、南（S）、南西南（SSW）、西南（SW）、西西南（WSW）、西（W）、西西北（WNW）、西北（NW）、北西北（NNW）。

因为我们所使用的风向来自气象局，这种一般来自高塔监测，我们选择测量距地高度 Measurement Height above ground is: 为塔（第二个图标），ALOHA 会自动按照美国国家气象局通常报告的高度 10 米来设置值。

注释：第一个图标为 SAM 站，自动设置的值为 3 米，因为 SAM 站大多安装在 3 米（9.8 英尺）的架子上。

接着进入第三个设置地面粗糙度 Ground Roughness，由于没有专业工具测定，我们选用城市或森林 Urban or Forest 让 ALOHA 自动进行估算。（从上到下还有两个 Open Country 旷野和 Open Water 开阔水域。）

旷野：这类地形具有低粗糙度和低和低湍流度，这是因为化学云在仅包含少量或孤立的粗糙度元素的区域（例如，空旷的区域或停车场）上行驶。化学云通常在更广阔的国家（比在市区或森林上）传播得更远，并且范围更窄。因为遇到的粗糙度元素更少（和更小），所以产生的湍流也更少。当您选择“开阔国家”而不是“城市或森林”地面粗糙度时，ALOHA的威胁区域将更长。
城市或森林：这种类型的地形具有较高的粗糙度和湍流度，因为化学云正在遍布有许多会产生摩擦力的粗糙度元素的区域传播，例如树木或小型建筑物（例如住宅开发，工业区或森林））。请注意，大的障碍物（例如高大的建筑物）不会增加地面的粗糙度，因为云雾绕着这些障碍物转移了。例如，在周日上午的市中心地区，街道上没有汽车，小排量排放的最佳选择可能是“开阔地带”。在此示例中，建筑物是障碍物，街道是污染物云将经历的崎roughness状态。请注意，即使您指示“城市”或“森林”地形，ALOHA也不会考虑大型障碍物的影响。有关更多详细信息，请参见ALOHA的限制。
开放水域：这种类型的地形具有非常低的粗糙度和非常低的湍流，因为化学云正在相对于云的大小较大的水域（例如，海洋或大湖）上传播，并且不太可能遇到许多粗糙度元素。除非风速很高，否则开阔水域是ALOHA中最低的地面粗糙度类别。

最后选择云层情况 Select Cloud Cover。最近一直下雨，我们选择云层完全覆盖 complete cover。

点击确定 OK，进入第二页大气设置 Atmoshpheric Options 2。
今天天气为 23 度，我们设置温度 Air Temperature is: 23 Degrees C。稳定性 Stability Class is: D 默认，与大气流通有关这里不作过多解释。
逆温层高度选项设置为无视逆温层。 Inversion Height Options are: No Inversion.

逆温层 是一种大气条件，其中靠近地面的不稳定空气层位于上方的非常稳定的空气层之下。大气稳定性突变的高度称为逆温层高度。逆温层可以将污染物气体截留在逆温层高度以下，从而导致地面浓度达到比预期更高的水平。

因为是上海，最近还在下雨，湿度达到了 64%，我们把湿度设置一下。 Seletct Humidity : 64%

自动填写如下：

 ATMOSPHERIC DATA: (MANUAL INPUT OF DATA) 
   Wind: 4 meters/second from NE at 10 meters
   Ground Roughness: urban or forest      Cloud Cover: 10 tenths
   Air Temperature: 23?C                 Stability Class: D
   No Inversion Height                    Relative Humidity: 64%

最后设置泄漏源的属性：Direct（直接泄漏）、Puddle（坑槽泄漏）、Tank（储罐泄漏）、Gas Pipeline（气体管道泄漏）。由于我们的课题是光气在运输中泄漏，这里一般使用毒气罐，故选择 Tank。

检索到光气适合 2.3 类别，其次要危险性为 8，LC50位 5 毫升每立方米。特殊包装规定为 k。
我们选用第一种储气罐，假设直径、长度和容积为 1.08 meters, 80 meters, 73.3 cu meters.

进入第二页，由于常温下光气为无色气体，我们选择仅有气体 Tank contains gas only。罐装内气体温度与外界温度一致 Chemical stored at ambient temperature。

我们选择气罐内气压为 1.5 atm，开口为圆形 Circular opening，开口直径为 0.1 meters，通过一个洞 Hole 逃逸气体。

自动生成如下：

 SOURCE STRENGTH:
   Leak from hole in horizontal cylindrical tank 
   Non-flammable chemical is escaping from tank
   Tank Diameter: 1.08 meters             Tank Length: 80 meters
   Tank Volume: 73.3 cubic meters
   Tank contains gas only                 Internal Temperature: 23?C
   Chemical Mass in Tank: 461 kilograms
   Internal Press: 1.5 atmospheres
   Circular Opening Diameter: 0.1 inches
   Release Duration: ALOHA limited the duration to 1 hour
   Max Average Sustained Release Rate: 0.249 pounds/min
      (averaged over a minute or more) 
   Total Amount Released: 14.9 pounds

最后点击显示 Display > 事故空间 Threat Zone 显示结果。