“河长制”这一创新政策试图通过河长之间的沟通协调来有效实现水污染治理目标，但该政策能否有效解决因流域治理的跨域特征而导致的碎片化管辖和协同治理困境，现有文献对此尚未予以关注。文章首先利用博弈模型和逻辑推演阐释了碎片化治理本身对水污染治理及对河长制政策实施效果的潜在影响，进而基于2007-2018年中国七大流域覆盖的干流县域数据，结合中国生态环境部实施的国家重点监控点的水质数据，对提出的理论假说进行了系统的实证检验。结果显示，我国的流域治理中确实存在明显的碎片化问题，且主要集中在中上游地区，原因在于中上游地区多为经济欠发达地区，其占优策略为被动等待，而下游地区主要为经济发达地区，其占优策略为主动治理，导致下游监管较强、中上游监管较弱而出现污染产业“逆流而上”的现象。同时，河长制能产生水污染治理改善的效果，但尚未解决跨区域协同治理困境，这也正是目前实施的河长制政策的主要局限，亟需后续推行过程中的进一步完善。文章揭示了河长制治理过程中的跨区域碎片化导致的协同治理困境问题，并为此问题提供了实证依据，有利于政府在执行过程中重点关注跨区域的协同合作治理，为政府进一步建立跨区域的河长制协同治理制度提供了决策依据。