在博弈论（Game Theory）中有一个著名的哈丁公用地悲剧理论。理论提出者哈丁利用一个牧场放牧牲畜的模型，揭示了当众多消费者共同面对一种对公众开放的资源的时候，必将会出现滥用资源和破坏生态环境的现象。因为草场是公共的，畜群是私人的，每个牧民都从私人的牲畜中获得直接利益（因为多养一头牲畜就多一笔收入），而只承担由于过度放牧所产生成本的一部分，这就促使每个牧民饲养更多的牲畜。由于个人的边际成本小于社会的边际成本，纳什均衡的总饲养量大于社会最优的饲养量，黄河水作为一种公共资源，企业和个人都会为了自身收益最大化而无限制地向河流中排放污水，也会只考虑自己的方便而向河水中乱扔污物。这会导致环境的外部不经济，生产者和消费者最终都无法使用河流水体。解决办法是重新界定财产权或使用权，实现环境外部不经济的内部化，也就是使生产者或消费者产生的外部费用进入它们的生产和消费决策，由它们自己承担或“内部消化”。对此，实际的措施是明确黄河所有权并使之具体化，同时公共管理机构或通过制度创新，将河水的清污费用“内化”为企业的成本，或是通过制裁措施增加个人污染河水的成本。没有这些措施，黄河就会像“哈丁公用地悲剧”一样被人们共同破坏。而我们针对于黄河水污染的治理在制度上缺乏统一性、明确性。根据我国宪法第九条第一款规定，“矿藏、水流、森林、山岭、草原、荒地、滩涂等自然资源，都属于国家所有，即全民所有”，禁止任何组织或者个人用任何手段侵占或者破坏自然资源。但由于没有明确中央、地方、部门及公民的基本权利和义务，因此造成了事实上的主体虚空，形成了自然资源利用利益分配上的矛盾，从而导致了严重的资源浪费和生态破坏。又由于缺乏专项立法的保障或自法本身存在着法律的规定太笼统、太原则，缺乏可操作性；环境资源法律基本上没有明确运用江河流域综合治理的模式，相互之间缺乏有机联系和内在统一；法律和政策的制订缺乏公众的有效参与，法律和政策的正确度和公众的接受度还不高等原因，难以形成有力的约束机制和有效的激励机制。在实际生活中，我们经常可以看到黄河沿岸的环保部门对区域内的黄河都负责，又同时每个环保部门又都不负全责。也就出现了上个黄河区域的水污染还没治理，下个区域的黄河水又被加重污染，谁都没有对黄河的污染负责的现象。所以，目前黄河的“哈丁公用地悲剧”状态依然存在。
在现存规则和实际的实施之间存在着很大的差距，有了规则不等于得到了实施。下面我们通过一个模型来论述政府与企业之间在污染治理中的互动关系：这个博弈模型的参与者包括政府和污染源工厂。政府将选择检查或不检查，工厂将选择治污或不治污，下表概括了不同的组合。C 表示政府对公共环境的治理成本（Ca）和检查成本（Cb）之和，c 表示工厂的治污成本，P表示对工厂的处罚。考虑到污染扩散后再加以治理成本会增大，所以显然 Cａ>c。
上表表示为达到理想的治污效果，政府和污染源工厂间的不同决策中的成本支付组合。表中负值代表成本支出，0代表无成本支出，其中P-C代表政府检查而工厂没有治污，对工厂所进行的处罚和检查成本间的差额（一般Ｐ＞Ｃ）。 设政府检查的概率为Ｑ，工厂治污的概率为Ｒ，那么当Ｒ一定时，政府检查（ Ｑ＝１）和不检查（Ｑ＝０）期望成本通过联立方程计算可得Ｒ＊＝１－Ｃｂ／Ｐ，即：如果工厂治污的概率大于 １－Cｂ／P，政府的最优选择就是不检查；如果工厂治污的概率小于 １－Cｂ／P，政府最优选择为检查；如果政府治污的概率等于 １－Cｂ／P，政府则随机选择检查或不检查。当政府的检查概率 Q 一定时，工厂选择治污（R＝１）或不治污（R＝０）的期望成本通过联立方程计算可得Q＊＝ｃ／Ｐ，即：出现的那什均衡为，如果检查概率小于ｃ／Ｐ，工厂最优选择为不治污；如果检查概率大于ｃ／Ｐ，工厂最优选择为治污；如果等于ｃ／Ｐ，工厂随机选择治污或不治污。可见，在治污成本 ｃ 一定时，处罚（Ｐ）越大，Ｑ＊越接近于０，政府检查的概率越易大于Ｑ＊，工厂选择治污的概率就越大。我国目前所处状态为情况（３），即政府检查而工厂不治污。由上述分析可以得出，当加重处罚时，工厂不治污的比例 Ｃｂ／Ｐ就会减少，最后工厂迫于处罚压力而治污，即达到次优状态情况（1），然而在现实中却造成黄河水污染严峻的现状，可以说这与环境行政部门有法不依、执法不严、处罚不重有直接的关系。 我国环境立法始于七十年代，几乎与发达国家同步早于许多发展中国家。20世纪80年代以来，环境立法更是几乎年年有法律，甚至是一年有几部法律通过。但是，具有讽刺意味的是：就在环境立法发展最为快速的年代里，淮河形成全流域污染、珠江三角洲污染严重、黄河中度污染、长江连年水患等等，好像几乎每部环境法律都没得到真正实施。在现行的《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国水污染防治法实施细则》、《中华人民共和国河道管理条例》、《征收排污费暂行办法》、《水行政处罚实施办法》、《环境保护行政处罚办法》、《污水处理设施环境保护监督管理办法》等这些相关法律、法规以及名目繁多的各个地方有针对性的法规、规章中都有黄河水污染处罚的模糊的或是明确的规定，不可谓不严格。但在现实中却没有得到实施或有效的实施。笔者认为其主要原因有：１、地方保护主义对经济利益的单一追求，妨碍了法律的实施，在黄河沿岸工厂排出未经处理或处理不达标废水的排污口随处可见。而地方政府对此却采取了“睁一只眼，闭一只眼”的态度，放纵这种行为。２、环保资源法律的实施部门呈多元化，部门之间在执法和政策制订上缺乏沟通而且处罚权的归属存在弊端。如作为黄河流域管理机构的黄河水利委员会，其性质是行使行政单位职能的事业单位，但它对于水质监测结果不符合规定的情况，只能向相关区域的环保部门建议处罚权而没有直接的处罚权，这无疑阻碍了它的有效运作。３、社会意识、政绩取向等思想领域的不科学，也间接导致了对黄河水污染相关法规有法不依，执法不严，违法不究的状况。人们包括部分政府官员普遍关注的是眼前的利益，忽视了人对自然环境的依赖。
当然造成黄河水污染的原因是多样的。除了以上的两点以外，还有诸如黄河水的人为无节制浪费，是造成黄河断流的原因之一，而由于黄河水量的减少又引起了黄河自身水体净化功能的丧失；黄河流域工业结构不合理、历史欠账多，长期以来沿袭低投入、高消耗、重污染的发展模式，小造纸厂、小化工厂、小制革厂等重污染型企业发展很快，数量不断增多；缺乏科技、资金支撑，防污治污能力差。大部分地区废水处理还停留在原始阶段，少部分企业拥有废水处理设备，但由于成本的昂贵，经常是环保部门查时开，不查时关的状态。生活用水污染、农业污染的废水更是处于不处理状态等。
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