摘要
经济的高速发展带来一系列的次生环境问题，其中水质污染的扩大化引起了
公众和政府的广泛关注。水质污染的主要原因来自经济建设与环境保护之间的不
协调发展，以及生产规模与人口的过度集中超过当地水资源承载力两大方面。在
经过水污染综合治理的第一阶段之后，现阶段的水污染防治应以预防为主，治理
为辅。本文旨在为水污染治理第二阶段的水环境监测预警提供数据支撑，进而巩
固现阶段水污染治理成果，缓解经济发展与水资源保护之间的矛盾。
考虑到水质污染的变化具有季节特征，且变化过快不适用于大数据建模，本
文提出了分数阶离散灰色季节模型。灰色预测模型具有在少数据上的预测优势，
在改变灰色预测模型的参数训练规则后，对模型中的灰色作用量进行了跨周期训
练从而生成了季节参数。增加季节参数后的分数阶离散灰色模型弥补了传统灰色
模型的季节缺陷，季节参数的引入使得新模型可以输出季节波动。其次，分数阶
累加算子的引入降低了模型解的扰动界，防止模型在处理季节波动数据时出现不
稳定变化，有效提高了模型对原始数据季节特征的捕捉能力。最后，利用分数阶
离散灰色预测模型对衡水市区地表水水质六项主要污染指标和地下水水质四项
主要污染指标分别进行了预测分析。预测结果表明分数阶离散灰色预测模型在水
质预测中具有较好的预测表现。建议衡水市政府按照水环境标准对水质进行分门
别类治理。在地表水环境中应注重水体的富营养化和单个水质指标的治理；在地
下水环境中应考虑到居民饮用水的健康使用，建立应对突发性水污染的应急预案，
建立健全衡水水环境的全方位保障与应急体系。
关键词：灰色季节预测模型；分数阶累加算子；衡水市区；水质预测；短周期数
据
Abstract
Therapiddevelopmentofeconomyhasbroughtaboutaseriesofsecondary
environmentalproblems,amongwhichtheexpansionofwaterpollutionhasattracted
extensiveattentionfromthepublicandthegovernment.Themaincausesofwater
pollutionaretheuncoordinateddevelopmentbetweeneconomicconstructionand
environmentalprotectionandtheover-concentrationofproductionscaleandpopulation
whichexceedsthecarryingcapacityoflocalwaterresources.Afterthefirststageof
comprehensivewaterpollutioncontrol,thepreventionandcontrolofwaterpollutionat
thepresentstageshouldfocusonpreventionandtreatment.Thispaperaimstoprovide
datasupportforwaterenvironmentmonitoringandearlywarninginthesecondstage
ofwaterpollutiontreatment,thusconsolidatingtheachievementsofwaterpollution
treatmentatthepresentstageandalleviatingthecontradictionbetweeneconomic
developmentandwaterresourcesprotection.
Consideringthatthechangeofwaterpollutionhasseasonalcharacteristicsandthe
changeistoofasttobeappliedtobigdatamodeling