针对灰色GM(1,1)模型拟合误差较大和LM-BP神经网络泛化能力不强的问题,提出了灰色GA-LM-BP模型,该模型采用灰色GM(1,1)模型预测数据并得到其残差,利用LM-BP神经网络对残差进行拟合、测试、预测后,对灰色GM(1,1)模型的数据预测值进行修正从而得到较合理的预测值,并运用遗传算法对LM-BP神经网络的初始权值和阈值进行优化。运用该模型对伦河孝感段的COD_Mn进行了预测,预测误差不超过2.33％,表明模型的预测数据是合理的,可用于COD_Mn的预测和水质预警预报。