• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.401-401
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• 2018

최근 지구온난화에 따른 기후변화로 시공간적으로 매우 불규칙한 강우가 발생하고 있으며, 홍수피해 및 극심한 가뭄으로 수자원개발 및 관리 환경이 더욱 어려워지고 있는 실정이다. 특히 우리나라는 하천수사용허가 기준유량의 원천이 되는 강수량의 계절별 편차가 매우 크고 연 강수량의 2/3 이상이 여름철에 집중된다. 하천수사용허가 기준유량은 하천유지유량이 고시되지 않은 지점은 10년 빈도의 갈수량인 기준갈수량과 같고, 하천유지유량이 고시된 지점은 기준갈수량에서 하천유지유량을 감한 양이다. 하지만 하천 유량의 변동성이 계절에 따라 매우 큼에도 불구하고 갈수기의 한정적인 기준갈수량으로 연중 전 기간의 하천수사용허가 기준유량을 설정하면 가용한 하천수량을 과소 산정할 우려가 있다. 따라서 계절성을 고려하여 기간에 맞는 기준갈수량을 산정하는 것이 안정적인 하천수의 사용과 하천관리에 필요한 유량을 효율적으로 관리할 수 있을 것으로 판단된다.본 연구에서는 효율적인 하천수사용허가 기준유량을 검토하기 위해 지역별 계절성을 고려한 갈수량 검토를 실시하였다. 갈수량 산정을 위한 자연유량은 TANK모형을 이용하여 우리나라 112개 중권역에 대해 50년 간 일별 자연유량을 모의하였다. 모의된 자연유량을 바탕으로 112개 중권역에 대해 유황분석을 실시하여 평균갈수량과 기준갈수량을 검토하였으며, 계절별 갈수량을 검토하기 위해 기간을 여름철(5~10월)과 겨울철(11~4월) 두 개의 시기로 구분하여 여름과 겨울 갈수량을 산정하였다. 또한, 계절성 분석을 위해 세 가지 계절성 지표를 검토하였다. 첫째, 여름과 겨울 갈수량의 비율인 SR(Seasonality Ratio), 둘째, 갈수량의 평균시기를 나타내는 주기적 계절성 지수 SI(Seasonality Index), 셋째, 갈수량의 월간 분포를 나타내는 SH(Seasonality Histogram)이다. 이러한 계절성 지표를 바탕으로 공간적 패턴을 분석하고 여름과 겨울 갈수량의 기초가 되는 수문학적 근거를 판단하였다. 따라서 유역의 계절성 지표를 바탕으로 기간을 분리하고 기간별 갈수량 검토를 통해 보다 효율적인 하천수사용허가 기준유량을 검토할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.601-601
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• 2015

비홍수기 하천유량관리는 정해진 기준 이상으로 유량을 유지하는 데 목적을 두며 유량관리를 위한 기준유량으로는 하천유지유량이나 하천관리유량이 주로 사용되고 있다. 이들 기준유량과 함께 최근에는 하천 유량 변화를 효과적으로 파악하고 유량변화에 따른 갈수상황을 객관적으로 판단하기 위한 의사결정 도구로 갈수지표가 활용되고 있다. 본 연구에서는 낙동강 주요 홍수예보지점의 하나인 진동지점을 대상으로 유량자료를 수집하고 갈수지표를 이용한 유량평가를 실시하였다. 다양한 갈수지표 중 특정기간을 대상으로 일정시간 가장 낮은 유량을 갈수지표로 활용하는 기법과 동일기간 유량자료의 저유량백분위 기준을 적용하여 이를 갈수임계값으로 활용하는 기법을 적용하였다. 전자는 7Q10(Singh, 1974)이 대표적이며 이는 10년 중 가장 낮은 값을 갖는 7일의 유량이 갈수의 기준이 된다. 본 연구에서는 7Q10의 기간을 20년으로 확대한 7Q20을 적용하였다. 후자는 WMO(2008)에서 적용된 바 있으며 본 연구에서는 1~12월의 월별 저유량90분위(Q90)를 갈수임계값으로 선정하였다. 신뢰할 수 있는 장기유량자료의 활용을 위해 "장기 수문자료 검증 및 평가연구"(한강홍수통제소, 2011)를 통해 수정, 보완된 진동지점의 과거 20년간(1994~2013) 유량자료를 활용하였으며 갈수지표와 함께 유량관리를 위한 기준유량으로 활용되는 하천유지유량(2006년 고시)과 하천관리유량(2013년 기준)의 유량만족도를 비교하였다. 과거 가뭄발생 및 제한급수시기, 강수량 등과 비교했을 때 월별 갈수임계값(Q90)을 갈수지표로 활용한 경우가 갈수관리에 효과적이라 판단되었다. 해당 기법은 통계학적 유의성을 갖기 위해서 장기수문자료의 활용이 필요하나 유량의 시계열 변동특성 반영이 가능하므로 우리나라와 같이 갈수기와 홍수기의 구분이 명확하고 하상계수가 큰 지역에서는 장점을 갖는 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.252-252
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• 2017

지금까지 이수유량의 산정은 공급의 안정성을 보장하고자 보수적인 관리체계를 유지해왔다. 시공간적 하천유량의 변동에도 최대 용수수요를 만족할 수 있게끔 기준갈수량을 기준으로 이수유량을 산정하였다. 이는 공급의 안정성은 보장되나 연중 동일 기준을 적용하여 홍수기와 같이 물량이 많은 경우에 있어서 추가적인 유량사용이 불가능하였다. 이에 따라 기존 방법의 단점을 보완하고 시 공간적인 하천유량의 변화를 고려하여 가용수량을 확보하며 물사용 효율성을 증대시킬 수 있는 방안 모색이 필요하다. 이에 선행 연구인 시 공간적 유량변화를 반영한 탄력적인 하천수 사용허가 기준유량 설정방법에서는 홍수기/이수기, 관개기/비관개기를 고려하여 4개의 기간 구분하였다. 본 연구에서는 이수기/홍수기 구분을 제외하고 시기별 변화가 큰 농업용수 사용 시기를 기준으로 관개기/비관개기만을 고려하여 이수 유량의 산정방안을 검토하였으며, 이를 통해 각 기간별로 안정적인 공급이 가능한 기준유량 산정방법을 제시하여 기존의 방법을 개선하고자 한다. 위방법론을 적용한 결과, 기간별 탄력적인 기준유량의 산정으로 수량확보시설을 설치하지 않고 관리기준을 변경하는 것만으로 금호강 유역에서는 약 56.6백만$m^3$/년, 내성천 유역에서는 약 43.4백만$m^3$/년의 유량을 확보 가능한 것으로 분석되었다. 이는 추가적인 인프라를 구축하지 않고 관리기준을 변경하는 것만으로 가용유량의 추가 확보가 가능할 것으로 판단된다. 탄력적 이수유량 산정 방법을 통해 확보된 수량은 신규 수원 확보 사업의 추진 및 이를 위한 예산 확보 등의 정책적인 어려움을 개선할 수 있는 방안으로 될 수 있으며, 또한 용수공급 안정도를 유지하면서 하천수의 효율적인 활용에도 기여할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.356-356
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• 2017

최근 국토교통부 홍수통제소에서는 가뭄대응을 위해 1, 3개월 갈수예보를 시범적으로 운영하고 있다. 국가재난 위기경보단계(관심, 주의, 경계, 심각)에 따라 분류된 기준유량과 예측유량의 비교를 통해 갈수상황을 판단하며, 그 중 기준유량은 일본의 정상유량 산정 기법에 의해 계산된다. 그러나 우기 건기에 따라 상이한 유입량 및 물 사용량이 정상유량 산정에 고려되지 않았고, 각 위기단계별 물 부족상황이 재현되지 못하였다. 또한, 하천유량 부족은 가뭄과 관계가 밀접함에도 불구하고, 가뭄상황과의 연계분석이 이뤄지지 않았다. 본 연구에서는 갈수빈도와 정상유량산정 모델을 이용하여 기준유량을 재설정하고 가뭄상황을 분석하였다. 대상유역은 영산강유역으로 선정하였고, 보고된 하천수사용허가량, 댐 용수 공급량 및 10년 이상 장기간 관측된 관측소별 일 유량자료를 활용하였다. 일 관측유량을 7일 이동평균으로 변환한 후, 유황분석을 통해 $Q_{90}$을 산정하였으며, 빈도별 $Q_{90}$을 계산하였다. 정상유량 산정 모델에서 입력 자료(자연유량, 댐 공급량 및 하천수 허가량)에 가중치를 두어 양을 조절하고 각 빈도에 맞는 관개기 및 비관개기 기준유량을 산정 하였다. 가뭄지수로는 국내 활용성이 높은 Standardized Precipitaion Index (SPI) 및 Standardized Runoff Index (SRI)를 선정하였고, 이를 지속기간 1, 3, 6, 12개월에 따라 일별로 계산하였다. 7일 평균 관측유량이 기준유량 이하일 때, 이시점을 전 후로 가뭄지수의 시공간적 특성과 가뭄의 지속기간 및 심도를 분석하여 가뭄상황을 제시하였다. 본 연구의 결과는 갈수예보 시 하천유량 부족에 따른 물수지 및 가뭄상황에 대한 직관적인 판단과 갈수기 효율적인 하천수 조정 협의에 기여할 것으로 본다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.328-328
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• 2018

오염총량관리제도에서 목표수질을 설정하고, 허용부하량을 산정하기 위해서는 단위유역별 오염부하량 할당의 기준이 되는 유량인 기준유량 산정이 필수적이며, 현재 BOD는 과거 10년 유황곡선의 평균저수량, T-P는 과거 10년 유황곡선의 평균저수량 또는 평균평수량을 이용하고 있다. 한편, 미국 EPA에서는 TMDL 수립 시 하천에서 발생할 수 있는 다양한 유황을 반영할 수 있도록 전 기간의 유량자료를 활용하여 유황곡선을 작성하여 기준유량을 산정하도록 제안하고 있으며, 이와 같은 유황곡선 작성방법의 차이로 인해 기준유량이 다르게 나타날 수 있다. 또한, 기후변화로 인해 강우패턴이 변하고, 하천의 유황도 변하므로 이를 고려한 기준유량 도출이 필요하다. 본 연구에서는 유황곡선 작성방법에 따른 기준유량 변화를 분석하고, 기후변화가 하천의 기준유량 변화에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 유량자료는 HSPF 모형을 이용하여 모의하였으며, 모형의 입력자료 및 보 검정에 필요한 유량자료는 물환경정보시스템의 자료를 바탕으로 구축하였다. 수문 모의기간은 모형의 안정화 기간을 포함하여 2004년부터 2015년까지로 설정하였으며, 최근 5년(2011-2015년)은 보정기간, 과거 5년(2006-2010년)은 검정기간으로 설정하여 보정 및 검정을 수행하였다. 미래 강수량 자료는 기상청에서 제공하는 RCP 시나리오를 적용한 기후변화 시나리오를 사용하여 구축하였으며, 본 연구에서는 RCP4.5를 사용하여 자료를 구축하였다. 본 연구의 결과는 향후 기준유량을 도출하는데 있어 참고자료가 될 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.359-359
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• 2017

하천관리청은 유량변동이 큰 환경에서도 평상시 하천의 기능을 유지하고 안정적인 용수공급이 이루어지도록 하천수 허가관리를 수행하고 있다. 이때, 하천수 사용허가 검토시 기준으로 사용되는 유량은 자연상태의 기준갈수량에서 하천유지유량을 감안하여 적용하고 있는데, 이는 하천유량의 변동에도 최대 용수수요를 만족할 수 있게끔 관리하기 위한 것으로 최대 사용량일 때의 물의 과부족을 계산하여 허가 여부를 결정한다. 본 연구에서는 Park et al.(2016)이 제안한 시기별(홍수기/이수기, 비관개기/관개기 고려) 하천수 사용허가 기준유량 설정방법을 기반으로, 수질오염총량제(Total Maximum Daily Loads, TMDLs)에서 적용하는 안전율(Margin of Safety, MOS)의 개념을 접목하여 허가기준유량의 불확실성을 정량적으로 고려할 수 있는 방법을 제시하였다. 허가기준 유량은 수문모델에 의해 자연상태의 모의유량을 유황분석하여 도출하게 되므로 유량의 연도별 변도성(Margin of Variability, MOV)과 예측모델 매개변수의 불확실성(Margin of Uncertainty, MOU)을 고려하는 Walker Jr.(2003)의 안전율 산정방법을 적용하였다. 본 연구에서는 금호강 유역을 대상으로 시기별 자연유량 산정시 고려한 SWAT 모형결과를 기반으로 하였으며, 모의자료의 변이계수를 산정하여 시간적 변동성에 의한 불확실성을 도출하고 SWAT-CUP모형을 활용하여 모형의 불확실성을 도출하여 안전율을 계산하였다. 단, 기준갈수량이 허가기준유량으로 사용되는 기간(1월 1일~3월 31일)에는 안전율까지 고려할 경우 지나치게 보수적이라고 판단되어 적용에서 제외하였다. 본 연구에서 제안된 불확실성을 고려한 하천수 관리방법론은 시기별 하천수 허가기준유량 설정에 대한 의사결정자들의 판단을 지원하는데 기여함으로써 정책적 활용도를 높일 뿐만아니라 탄력적인 하천유량관리를 위한 기초연구로 활용될 수 있을 것이며, 타 분야 기술과의 융합이라는 점에서도 의의를 가질 수 있을 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.330-334
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• 2011

자연하천의 유량값은 일반적으로 횡단면의 면적과 이를 통과하는 유속의 곱으로 산정된다. 유량측정 방법은 하천의 형태와 저 평수기 및 홍수기의 수위에 따라 도섭법, 교량법, 부자법 및 보트를 이용한 ADVM 측정법 등 다양한 방법으로 실시된다. 그러나 현장 여건에 따라 흐름에 직각이 아닌 사교에서 측정이 이루어지는 경우에는 단면적의 오차를 포함할 가능성이 크기 때문에 횡단면의 측선 각도에 따라 각보정을 실시해야 한다. 현재 사교에서 유량 측정을 실시하는 경우, 흐름의 직각을 기준으로 처짐각을 측량하여 각 측선에 $cos{\theta}$를 적용하여 단면적을 보정하고 있는데, 이 처짐의 정도가 유량의 참값에서 어느 정도의 영향을 미치는지에 대한 검토가 요구된다. 본 연구에서는 한강수계 왕숙천에 위치한 퇴계원 지점에서 실시간 수위에 따른 유속을 측정하였으며, 횡단면에 직각인 측선을 기준값으로 제시하고, 처짐각의 정도를 $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$, $40^{\circ}$, $50^{\circ}$까지 늘려 산정된 유량값을 기준값과 비교 분석하였다. 본 연구에 쓰인 측정기기는 Price AA 유속계이고, 측정방법으로는 유량의 흐름 방향을 기준하여 직각으로 수면에서 0.6d 지점의 유량측정방법(1점법)을 적용하였다. 그 결과 유량의 흐름 방향을 기준하여 직각인 경우 $1.39m^3/s$의 유량에서 보정 전 각 $10^{\circ}$의 유량 $1.36m^3/s$, $30^{\circ}$의 유량 $1.49m^3/s$, $50^{\circ}$의 유량 $2.25m^3/s$로 각이 클수록 단면적이 크게 나타나며 유량 역시도 과대 산정됨을 알 수 있었다. 따라서 도섭법을 이용한 유량측정이나 사교에서의 교량법 등을 적용하여 유량측정을 실시할 경우 유량의 흐름방향을 기준으로 직각으로 유량측정을 실시하여 유량을 산정하되 부득이한 경우로 사교에서의 측정이 이루어 졌을 시 흐름 방향을 기준으로 각도를 측정하여 크게 나타나는 단면적에 처짐각을 보정하여 유량을 산정함이 오차를 줄일 수 있으며, 신뢰성 있는 유량자료 생산의 방법이 라 할 수 있겠다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.8
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• pp.673-683
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• 2016

An Idea to estimate flexible criteria for river water use permits was proposed that takes the spatio-temporal flow variation along the river into account, which was applied to the Keumho River, one of the tributary of the Nakdong River in Korea. This idea implies the temporal division of four periods with different criteria, combining flood/non-flood seasons and irrigation/non-irrigation periods, while a single one has been applied throughout the year in the current practice. Through flow regime analysis of daily natural flow simulations at Dongchon and Seongseo, the control points of the study area, Q355 and 1Q10 for non-flood and non-irrigation period, Q275 for non-flood and irrigation period, Q185 for flood and irrigation period were suggested respectively. So, those values that subtract instream flow were determined as the flexible criteria in each season. From the comparison of current practice and the proposed method, it was estimated that $10.6\;million\;m^3/year$ is available for more water use permits without additional development of water storage. Therefore, it is conceived that flexible criteria for river water use permission suggested in this study can contribute to improve the national policies for more efficient water resources management in the future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.253-253
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• 2022

수문조사 방법 및 기준은 각 국가별 기후, 유역 및 하천특성에 따라 다르게 제시되고 있으며, 세계기상기구(WMO)나 국제표준화기구(ISO)에서는 국제적으로 통용될 수 있는 기준을 제시하고 있다. 대부분의 국가에서는 국제기구 또는 수문조사 선진국(미국, 일본, 영국 등)에서 제시한 기준 및 방법을 도입하여 적용하고 있으며, 국내의 경우도 국제기준과 더불어 미국의 기준과 우리나라와 기후, 지형 및 하천특성이 비슷한 일본의 기준을 많은 부분에서 도입하였다. 유속계에 의한 유량측정 시 측선수를 늘리면 정확도를 높일 수 있지만 대하천 또는 수위(유속)가 급변하는 경우에는 측선수를 많이 해서 측정시간이 길어지면 오히려 정확도를 떨어뜨릴 수 있다. 특히, 국내에서 홍수시 신속한 측정에 사용되는 부자와 전자파표면유속계는 기존의 회전식유속계 측선수 기준을 적용하는 것은 적합하지 않다. 이에 따라, 우리나라 수문조사 전담기관인 한국수자원조사기술원에서는 전자파표면유속계 측선수 기준을 실무적으로 제시하고 있으나 이에 대한 기술적인 검토가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 2016년~2020년까지 한국수자원조사기술원에서 측정된 58개 지점의 총 739개의 전자파표면유속계 측정성과에 대하여 수면폭 및 측선수 현황을 살펴보았다. 한국수자원조사기술원 일반기준 이상 측선수 비율은 646개(87.4%), 긴급기준 이상 측선수 비율은 739개(100.0%) 그리고 전체 평균값 이상 측선수 비율은 404개(54.7%)로 나타났다. 일반기준 이상 측선수가 많은 원인을 파악해보기 위하여 측선수를 최대구간유량비 20% 이상일 때까지 측선수를 10%씩 감소하여 산정된 유량의 변화를 검토하였다. 유량 변화 검토 결과 현장에서 유량측정 시 측선수의 등유량 배치, 최대구간유량비(20%) 및 불확도(±10%) 기준을 준수하기 위해서 기준 이상의 측선수를 확보하는 경향으로 판단되었다. 이러한 문제를 해소하기 위하여 측선수 감소에 따른 유량 편차율 ±10%와 불확도 ±10% 조건을 만족하는 수면폭 구간별 최소 기준을 제시하였으며, 이 기준을 적용할 경우 전자파표면유속계로 현장에서 보다 신속하고 정확한 유량측정을 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.397-397
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• 2011

2004년부터 4대강 물환경연구소는 수질오염총량관리제의 원활한 추진을 위해 총량관리단위유역 말단부에서 8일 간격으로 청천(晴天)시를 중심으로 유량과 수질을 동시에 측정하기 시작하였다. 그 결과 연중 하천유량과 수질의 연동 여부 및 변동 추이를 확인하는 것이 가능하게 되었다. 그러나 8일 간격으로 생산되는 유량은 지침의 정의와 맞물려 기준유량의 산정에 또 다른 어려움을 주고 있다. '한강수계 오염총량관리계획수립 지침'에 따르면 '기준유량은 과거 10년간 평균 저수량으로 한다'고 명시되어 있다. 여기서 저수량이란 유량의 크기를 누가일수로서 표시하여 1년을 통하여 275일은 이보다 더 작지 않은 유량으로 정의된다. 따라서 정확한 저수량을 산정하기 위해서는 1년 365개 매일의 유량자료가 필요하다. 하지만 8일 간격으로 유량을 측정하게 되면 1년 365개 대신 최대 45 여개의 일 유량자료만 취득 가능하므로 유황분석에 어려움이 발생할 수밖에 없다. 본 연구에서는 수질오염총량관리단위유역의 말단부에서 8일 간격으로 계측된 유량자료가 있을 때 이를 연속적인 일유량으로 확대할 수 있는 방법론 중 하나를 소개한다. 미 지질조사국(USGS)에서 주로 사용되는 이 방법은 A지점(부분계측이 이루어지는 지점)의 결측치를 동일 유역 혹은 수문학적으로 유사한 유역의 B지점(연속계측이 이루어지는 지점)의 자료를 이용하여 보완하는 방식이다. 이를 위해 먼저 부분계측이 이루어진 날과 같은 날짜의 유량자료를 연속계측자료에서 추출한 다음 두 자료(A지점에서의 모든 유량과 B지점에서의 추출된 유량)의 상관성을 비교해 본다. 두 자료간에 상관도가 높다면 이를 잘 표현하는 방정식을 통해 A지점의 결측치를 내 외삽한다. 여기서 두 자료간 상관도를 잘 묘사할 수 있는 방법으로 본 연구에서는 최소제곱법(Least Square Estimator, LSE)과 분산확장법(Maintenance of Variance Extension, MOVE)을 비교,분석해 보았다. 한강수계 수질오염총량관리단위유역 중 동일지점에 8일 간격 부분계측 유량자료와 일 연속자료가 동시에 존재하는 곳이 6지점이 있었으며 이 자료들을 바탕으로 LSE와 MOVE의 정확도를 검증해 본 결과 MOVE가 일 연속유량 확장에 더 나은 결과를 보였다.