Die iCloud Fotomediathek ist eine Synchronisation der Fotos zwischen Deinen Geräten und der iCloud. Wenn Du ein Foto auf Deinem iPhone löscht, wird dieses auch in iCloud und allen angeschlossenen Geräten gelöscht.
Auf Deinem iPhone kannst Du unter "Einstellungen" / "Fotos" kannst Du die Option "iPhone-Speicher optimieren" aktivieren. Hierdurch wird von Fotos die bereits von Deinem iPhone in die iCloud synchronisiert wurden nur noch eine Vorschau-Version auf dem iPhone vorgehalten, sodass der Speicherverbrauch verringert wird. Die Vorschaubilder werden hierdurch unabhängig von der Größe der Originalfotos ungefähr gleich ausfallen, da diese auf die Display-Größe des iPhones zugeschnitten werden.
Es könnte aber theoretisch immer noch passieren, dass Dein iPhone-Speicher bereits durch die Vorschaubilder aufgebraucht wird. Bedenke auch, dass die Fotos nur über WLAN synchronisiert werden um das mobile Datenvolumen zu schonen. Wenn Du also im Urlaub keinen Zugang zu einem stabilen WLAN hast, würden die Originalbilder in voller Auflösung bis zur erfolgreichen Synchronisation auf Deinem iPhone verbleiben.
Die einzige Möglichkeit die mir einfallen würde, den iPhone Speicher ohne Datenverlust freizugeben, wäre die Übertragung der Fotos auf einen anderen Cloud-Dienst wie z.B. Box, Dropbox, usw. Hier könntest Du die Fotos nach der erfolgreichen Synchronisation von Deinem iPhone löschen, ohne dass diese auch in der Cloud verloren gehen.